RU89257U1 - Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков - Google Patents
Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков Download PDFInfo
- Publication number
- RU89257U1 RU89257U1 RU2009134431/22U RU2009134431U RU89257U1 RU 89257 U1 RU89257 U1 RU 89257U1 RU 2009134431/22 U RU2009134431/22 U RU 2009134431/22U RU 2009134431 U RU2009134431 U RU 2009134431U RU 89257 U1 RU89257 U1 RU 89257U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- multisensor
- smart sensors
- control
- commands
- network
- Prior art date
Links
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков, содержащая мультисенсорные интеллектуальные датчики, связанные друг с другом узлами приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы и с блоком интерфейса, отличающаяся тем, что мультисенсорные интеллектуальные датчики объединены в распределенную сеть, причем любые два мультисенсорных интеллектуальных датчика двусторонне связаны между собой по крайней через два нигде не совпадающих участка сети, каждый узел приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы соединен по крайней мере с одним мультисенсорным интеллектуальным датчиком, блок интерфейса с оператором реализуется с помощью устройства, обеспечивающего выбор, дешифровку и отображение данных из информационного поля, а также передачу команд (уставок) оператора в информационное поле системы.
Description
Полезная модель (ПМ) относится к области вычислительной техники, в частности, к системам автоматизации управления технологическими процессами промышленных объектов, и может быть использована при создании систем управления техническими и технологическими объектами, к которым предъявляются повышенные требования по отказоустойчивости, точности и оперативности контроля, а также по массогабаритным и энергетическим характеристикам.
Известна система управления множеством объектов (Европейская заявка ЕР 1531376 (А1), 2005, F03D 7/00; G05B 23/02; F03D 7/00; G05B 23/02), содержащая оборудование контроля и обработки, связанное через систему коммуникаций и наблюдения с системой управления объектами.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются: оборудование контроля и обработки - интеллектуальные датчики (ИД), система коммуникаций и система управления объектами.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что данная система управления содержит центральный блок, на который замыкается сеть не связанных между собой ИД, ресурсы которых, таким образом, не используются для выработки управляющих сигналов.
Известна система мониторинга и управления инженерным оборудованием объекта (Патент РФ №2133490 C1, G05B 015/00 G05B 023/00), содержащая центральный вычислительный модуль с устройством ввода-вывода, с которым по каналам информационной сети связаны датчики контроля, измерения, и управления и устройства управления узлами и агрегатами инженерного оборудования.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются: информационная сеть и датчики контроля, измерения, и управления.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что процесс управления в данной системе осуществляет центральный вычислительный модуль, а вычислительные ресурсы контрольных и измерительных датчиков не используются для выработки управляющих сигналов.
Известна интеллектуальная сетевая система (Патент США №7499762, 2009, G06F 19/00, G05B 11/01), содержащая центральный блок управления, сеть распределения ресурсов (коммуникационная среда), интеллектуальные устройства обработки данных и локального управления, расположенные в узлах сети распределения ресурсов.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются интеллектуальные устройства обработки данных и локального управления (ИД), связанные с исполнительными устройствами и интерфейсом, и коммуникационная среда.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что системное управление сетью осуществляется централизованно - центральным блоком управления, а расположенные в узлах сети интеллектуальные устройства играют лишь вспомогательную роль и для управления сетью не используются.
Из известных устройств наиболее близким к заявляемой ПМ является система управления «самозаживляющейся» энергетической сетью (патент США №7184903, 2007, G01R 21/00, G01R 21/06), содержащая множество связаннных с энергосетью датчиков контроля, систему хранения энергии (батарею), множество управляемых реле и диспетчер восстановления энергосети, который находится в электрической связи с датчиками контроля, управляемыми реле и с батареей.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются датчики контроля - мультисенсорные интеллектуальные датчики (МИД), связанные с управляемыми реле (узлами приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы) и с диспетчером восстановления энергосети (блоком интерфейса) с помощью мультиплексной шины адреса/данных.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: невысокая надежность системы, содержащей разветвленную коммутационную сеть с изобилием контактов и релейных переключателей, напрямую зависящая от надежности центрального блока и коммутационных линий, причем повышать надежность системы можно лишь путем резервирования (например, введения резервного центрального блока и резервных линий связи), что негативно сказывается на массогабаритных, стоимостных и энергетических характеристиках.
Задачей, на решение которой направлена ПМ, является повышение отказоустойчивости системы управления технологическим оборудованием за счет распределения функции управления и обработки между множеством МИД, объединенных в распределенную сеть, а также снижение массы и габаритов системы за счет исключения из ее состава центрального блока (имеющего, как правило, наибольшие стоимостные и массо-габаритные характеристики и потребляющего основную долю энергии, потребляемой системой управления).
Для этого в децентрализованной информационно-управляющей системе на основе интеллектуальных датчиков (ДИУСИД) (фиг.1):
1. Мультисенсорные интеллектуальные датчики объединены в распределенную сеть, причем любые два мультисенсорных интеллектуальных датчика двусторонне связаны между собой, по крайней мере, через два нигде не совпадающих участка сети;
2. Каждый узел приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы соединен по крайней мере с одним МИД;
3. Интерфейс с оператором реализуется с помощью устройства, обеспечивающего выбор, дешифровку и отображение данных из информационного поля, а также передачу команд (уставок) оператора в информационное поле системы;
4. Коммуникационная среда, обеспечивает объединение МИД в распределенную сеть обеспечивающую обмен данным между узлами системы в соответвствии с вышеуказанными особенностями ДИУСИД.
МИД производят измерения физических величин, обработку и преобразование измерительной информации, а также исполняют вычислительные функции, связанные с решением общей задачи управления.
Оператор, при необходимости, оказывает на систему управляющие воздействия путем передачи корректирующей информации в информационное поле. Затем, на основании измерительной информации и управляющих воздействий оператора с помощью алгоритмов группового взаимодействия, с учетом установленных ограничений по времени и энергопотреблению отдельных узлов (в случае автономного функционирования), МИД производят вычисления и логическую обработку измерительной информации и формирование управляющей команды. Управляющая команда поступает на узел приема и преобразования управляющих команд и преобразуется в силовой управляющий сигнал, осуществляющий изменение состояния объекта управления.
Повышение отказоустойчивости заявленной системы управления по сравнению с аналогами и прототипом достигается вследствие того, что отказ любого МИД не сказывается на выполнении общей задачи управления, так как выполняемая им локальная задача передается для выполнения другим, работоспособным МИД. Так как в системе нет выделенного управляющего центра, она при этом полностью сохраняет работоспособность. Помимо этого, объединение МИД в распределенную сеть, где любые два мультисенсорных интеллектуальных датчика двусторонне связаны между собой, по крайней мере, через два нигде не совпадающих участка сети, позволяет предотвратить нарушение связи между МИД в случае отказа значительного количества линий связи в составе коммуникационной среды.
На этапе инициализации распределение вычислительной нагрузки в сети МИД осуществляется в соответствии с заранее подготовленной конфигурацией. В процессе работы каждый МИД регулярно рассылает остальным в группе сигнал оповещения «Пульс», означающий, что он функционирует. Соответственно, каждый МИД контролирует наличие такого рода сигналов от остальных МИД: если за определенный промежуток времени от кого-либо из них не поступит такой сигнал, то проверяющий ИД дает такому МИД статус отказавшего, передает пакет типа «Нет ответа» с идентификатором отказавшего МИД остальным и переходит в состояние «Отказ МИД». Решение об отстранении отказавшего датчика принимается другими датчиками единогласно, что повышает степень достоверности принимаемого решения.
После этого работоспособные МИД обмениваются вариантами перераспределения выполнявшихся отказавшим датчиком заданий. Из предложенных вариантов выбирается лучший в соответствии с принятым критерием (например, минимум времени решения задачи, минимум потребления энергии и т.п.). В алгоритме перераспределения заданий отказавшего узла предпочтительно использование метода поярусной оптимизации, что позволяет упростить процедуру оценки эффективности каждого из вариантов и снизить время реконфигурации. Однако при наличии достаточных ресурсов могут быть использованы и более сложные алгоритмы, основанные на анализе критического пути.
В том случае, когда другие МИД не могут начать выполнение определенных заданий отказавшего датчика, например, вследствие отсутствия данных сенсора, при формировании исходной задачи это учитывается путем ввода либо дополнительных датчиков, либо дополнительных заданий (для приблизительного расчета значения параметров отказавшего МИД на базе данных других датчиков).
Алгоритм анализа работоспособности или отказа остальных МИД, регулярно реализуемый каждым МИД для достижения необходимой отказоустойчивости, следующий:
Пункт 1. Формирование списка принятых сигналов оповещения «Пульс» от других МИД.
Пункт 2. Анализ списка. Если для какого-либо МИД превышено допустимое время получения сигнала оповещения «Пульс», то производится уведомление об этом других МИД. В противном случае выполняется п.1.
Пункт 3. Если аналогичные уведомления получены от всех других МИД, то датчик, переставший отправлять сигнал оповещения «Пульс», признается отказавшим и осуществляется переход к алгоритму перераспределения заданий отказавшего датчика.
Пункт 4. Если превышено предельное время «признания» датчика отказавшим, осуществляется установление взаимодействия с ним через МИД, которые его «видят».
Алгоритм перераспределения заданий отказавшего МИД позволяет распараллелить процедуру перераспределения заданий отказавшего МИД. Он состоит в следующем:
Пункт 1. Составление всеми МИД списка заданий отказавшего датчика. Упорядочение заданий в списке по какому-либо признаку, например, по номеру в рамках общей задачи, приоритету.
Пункт 2. Для очередного задания формирование всеми МИД значения критерия оптимизации в случае выполнения на собственных ресурсах. Если по каким-либо причинам ИД не может выполнять задание, критерий оптимизации принимает соответствующее значение.
Пункт 3. Обмен МИД полученными вариантами.
Пункт 4. Выбор из общего набора вариантов лучшего.
Пункт 5. МИД, предложивший лучший вариант, уведомляет остальные датчики о запуске соответствующего задания. Если ни один из датчиков не может начать выполнение задания, оно не запускается.
Пункт 6. Если распределены не все задания, то выполняется п.2.
Пункт 7. Окончание выполнения алгоритма перераспределения заданий отказавшего МИД.
Решение задачи организации информационно-управляющей системы на основе распределенной сети МИД, обеспечивающее устранение сложных, наиболее тяжелых и габаритных центральных блоков сбора и обработки информации из структуры системы автоматического управления (САУ), с целью повышения отказоустойчивости и массогабаритных характеристик САУ позволяет:
- расширить круг решаемых МИД задач, в частности по совместному анализу, верификации и валидации совокупной информации и по принятию решений, за счет использования объединенных ресурсов МИД;
- более эффективно использовать имеющиеся вычислительные, коммуникационные и энергетические ресурсы системы автоматического управления, за счет возможности решения дополнительных динамически перераспределяемых задач;
- повысить устойчивость функционирования САУ в жестких условиях эксплуатации при комплексном воздействии внешних возмущающих факторов за счет децентрализации управления;
- оптимизировать структуру системы в целом с точки зрения количества и типов используемых устройств за счет исключения центрального управляющего устройства;
- существенно сократить количество, длину и общий вес коммуникационных линий;
- существенно повысить живучесть и готовность объекта в целом.
Claims (1)
- Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков, содержащая мультисенсорные интеллектуальные датчики, связанные друг с другом узлами приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы и с блоком интерфейса, отличающаяся тем, что мультисенсорные интеллектуальные датчики объединены в распределенную сеть, причем любые два мультисенсорных интеллектуальных датчика двусторонне связаны между собой по крайней через два нигде не совпадающих участка сети, каждый узел приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы соединен по крайней мере с одним мультисенсорным интеллектуальным датчиком, блок интерфейса с оператором реализуется с помощью устройства, обеспечивающего выбор, дешифровку и отображение данных из информационного поля, а также передачу команд (уставок) оператора в информационное поле системы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134431/22U RU89257U1 (ru) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134431/22U RU89257U1 (ru) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU89257U1 true RU89257U1 (ru) | 2009-11-27 |
Family
ID=41477311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009134431/22U RU89257U1 (ru) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU89257U1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487387C1 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-07-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ моделирования процессов управления техническими средствами и система моделирования для его осуществления |
RU2606153C2 (ru) * | 2013-02-20 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации" | Способ распределения функций управления воздушным судном и система для его реализации |
RU2662362C2 (ru) * | 2015-11-17 | 2018-07-25 | Сяоми Инк. | Система, способ и аппарат для группировки интеллектуальных устройств |
RU185170U1 (ru) * | 2017-11-24 | 2018-11-23 | Акционерное Общество "Приборный Завод "Тензор" (Ао "Тензор") | Модуль контроля адресно-аналоговых шлейфов |
RU2679739C1 (ru) * | 2018-03-07 | 2019-02-12 | Закрытое акционерное общество Инженерно-технический центр "Континуум" | Система автоматизации с динамической функциональной архитектурой |
-
2009
- 2009-09-14 RU RU2009134431/22U patent/RU89257U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487387C1 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-07-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ моделирования процессов управления техническими средствами и система моделирования для его осуществления |
RU2606153C2 (ru) * | 2013-02-20 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации" | Способ распределения функций управления воздушным судном и система для его реализации |
RU2662362C2 (ru) * | 2015-11-17 | 2018-07-25 | Сяоми Инк. | Система, способ и аппарат для группировки интеллектуальных устройств |
RU185170U1 (ru) * | 2017-11-24 | 2018-11-23 | Акционерное Общество "Приборный Завод "Тензор" (Ао "Тензор") | Модуль контроля адресно-аналоговых шлейфов |
RU2679739C1 (ru) * | 2018-03-07 | 2019-02-12 | Закрытое акционерное общество Инженерно-технический центр "Континуум" | Система автоматизации с динамической функциональной архитектурой |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU89257U1 (ru) | Распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков | |
EP2293164A1 (en) | Cloud computing for a process control and monitoring system | |
CN112134293A (zh) | 一种站所终端公共单元及其基于边缘计算的广域自治方法 | |
Jiang et al. | Short-term load forecasting based automatic distribution network reconfiguration | |
Hill et al. | Smart grids as distributed learning control | |
CN104516306A (zh) | 冗余的自动化系统 | |
Rather et al. | Optimal PMU Placement by improved particle swarm optimization | |
Celik et al. | DDDAMS-based dispatch control in power networks | |
CN207408770U (zh) | 通用物联网集中监控系统 | |
US20170244252A1 (en) | Autonomous Operational Platform for Micro-Grid Energy Management | |
KR101716582B1 (ko) | 데이터 중심 통신 기반의 통합 처리 시스템 및 그 동작 방법 | |
RU2740683C1 (ru) | Способ перераспределения функций между устройствами автоматики при возникновении неисправностей в автоматизированной системе | |
Mohagheghi | Integrity assessment scheme for situational awareness in utility automation systems | |
Misbahuddin | Fault tolerant remote terminal units (RTUs) in SCADA systems | |
CN106712298B (zh) | 一种用于配电自动化系统的监控系统 | |
CN114208122B (zh) | 分布式联网系统的自主语义数据发现 | |
CN115705267A (zh) | 监控采集设备、基于监控采集设备的主备切换方法及系统 | |
Lizunov et al. | The centralized system of relay protection and automation for substations of medium voltage | |
KR101677812B1 (ko) | 멀티 통신 프로토콜을 지원하는 통신장치 및 이를 포함하는 산업용 제어 시스템 | |
CN109256863B (zh) | 一种微电网能量控制方法及微电网系统 | |
US11144026B2 (en) | Plant-monitoring autonomous control system | |
Zhang et al. | Design and implementation of communication network for modular microgrid based power park | |
van der Linde | Using iec61499 to achieve smart grid automation through interconnected distribution reclosers | |
CN202939474U (zh) | 一种多总线多可编程控制器的微波冶金控制系统 | |
Xu et al. | Reliability evaluation of centralized protection system in smart substation considering impact of communication message |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100131 |