- позволяет экономить ГСМ и  рабочее время персонала при  выездах для осмотра удалённых  объектов на предмет наличия  перегоревших (разбитых) ламп и снятия  показаний с электросчётчиков;

     - позволяет получать денежную  экономию при выполнении требований  энергоснабжающих организаций по установке электросчётчиков с передающими GSM-модемами – можно использовать обычные цифровые электросчётчики, которые в комбинации с нашим УСПД стоят 15 тыс. рублей (вместо 18-20 тыс. рублей, которые стоит, например, Меркурий с GSM-модемом);

     - позволяет экономить электроэнергию  при выходе из строя локальной  системы автоматики контроля  освещения за счёт дистанционного  управления;

     Аналогичные существующие на рынке системы автоматического включения/выключения освещения (щиты автоматики) выше по цене, больше по габаритам и при этом не имеют системы дистанционного управления/мониторинга, проигрывая по функциональности/качеству и масштабам внедрения (на нашем оборудовании работает 17 тысяч удалённых объектов);

     Структурная схема работы.

     Структурная схема представлена на рисунке

     

     Состав  системы.

Система в базовой комплектации состоит  из:

      - аппаратно-программного комплекса  с принимающим GSM-модемом (устанавливается в диспетчерской Заказчика);

     - щита автоматики производства  «Связь инжиниринг М» (устанавливается  на требуемом удалённом объекте)  с автоматическим электроподогревом и степенью защиты IP55. Возможно антивандальное исполнение.

Системы контроля температуры  и влажности

 

     В качестве примера подобной системы  рассмотрим  систему контроля температуры  и влажности Sensatronics.

     Контроллеры  (мониторы) окружающей среды “Sensatronics”, осуществляющие компьютерный мониторинг на основе IP-протокола - это современное, эргономичное и малобюджетное решение, обеспечивающее полный контроль над состоянием окружающей среды (температура, влажность, утечки влаги) там, где такой контроль особенно важен. Естественными потребителями этого решения являются компании, обладающие серверными помещениями и высокоточным оборудованием, которому требуется особый температурный режим и которое может вывести из строя попадание либо конденсация влаги. Контроллеры “Sensatronics” незаменимы и на предприятиях, производящих продукты питания, где постоянный, точный и надежный мониторинг состояния окружающей среды критичен для технологического процесса. Контроллеры “Sensatronics”  являются также хорошим решений для сетей супермаркетов, продуктовых магазинов, складов, ресторанов и кафе. Так же оборудование мониторинга окружающей среды “Sensatronics” не заменимо для автоматизированного контроля температуры и влажности на подземных стоянках автотранспорта и тоннелях.

     Благодаря разумным ценам контроллеры “Sensatronics” доступны и для частных лиц, которым по тем или иным причинам может понадобиться мониторинг (в том числе удаленный) состояния окружающей среды.  

     Температурные датчики

     Стандартные температурные датчики представляют собой 24-дюймовый кабель AGW с сенсором, расположенным в небольшой (0,826 см в диаметре и 1,46 см в длину) нейлоновом корпусе на конце кабеля. Датчик подходит для работы в закрытых помещениях, где условия окружающей среды не требуют специальных мер защиты.

     Датчики имеют длину 7.5, 15, 30, 60 и 90 метров.

Рабочая температура: от -40 до 60С 
Размеры наконечника сенсора: 0,436 х 0,521’’ 
Максимальная длина: примерно 300 м 
Точность: 0,3 С. в диапазоне от -20 до 49С  
0,9 С в диапазоне от -40 до 60С  
Совместим с контроллерами:  Е4/Е16, ЕМ1, U4/U16. 

     Датчики температуры и  влажности 

     Этот  специальный датчик,  представляет из себя совмещенный датчик температуры и относительной влажности и применяется  в помещениях где отсутствует конденсат (серверные комнаты, склады, строительные объекты, пищевое производство, заморозка продуктов и т.д.). .

     Футляр  размерами чуть больше спичечного коробка (6,5х4,8х2,9) содержит несколько вентиляционных слотов для движения воздуха к внутренним сенсорам относительной влажности. К датчику может быть подсоединен температурный сенсор с помощью 7,5-метрового специального кабеля для работы в условиях максимальной нагрузки, чтобы Вы могли вовремя отреагировать на нежелательное изменение температурного режима. 

     Датчики имеют длину 3, 22.5, 30, 60 и 90 метров. 

Анализ приведенных  систем позволяет сделать несколько  выводов:

• На рынке наблюдается потребность в комплексных системах учета как параметров электросети так климата и освещенности рабочих мест;
• Большинство систем требуют наличия оператора, осуществляющего анализ и собственно контроль. Однако современная вычислительная база позволяет выполнить автоматизированную систему, которая в соответствии с заданной программой следует определенному алгоритму управления заданными параметрами, предоставляя одновременно всю необходимую информацию.

Выбор и обоснование  структурной схемы

 

     Анализируя  готовые решения, можно предложить следующую схему устройства. Устройство состоит из ПК, подключаемого к нему контроллера сети (КС) и ряда модули сбора данных (МСД). Для связи контроллера сети и модулей используется двухпроводная линия. Связь ПК и КС осуществляется посредством интерфейса RS-232. Модули обеспечивают сбор и первичную обработку получаемой информации, и ее своевременную передачу контроллеру сети. КС выступает посредником между модулями и ПК, осуществляя также резервное хранение информации.

Интерфейс подключения модулей  сбора информации

Интерфейс CAN

     CAN протокол получил всемирное признание  как очень универсальная, эффективная,  надежная и экономически приемлемая  платформа, предназначенная для  почти любого типа связи данных  в передвижных системах, автомобилях,  техническом оборудовании и индустриальной  автоматизации. Основанная на базе протоколов высокого уровня, CAN-технология успешно конкурирует на рынке распределенных систем автоматизации. Под терминами "CAN стандарт" или "CAN протокол" понимаются функциональные возможности, которые стандартизированы в ISO 11898. Этот стандарт объединяет физический уровень (Physical Layer) и уровень канала данных (Data Link Layer) в соответствии с 7-ми уровневой OSI моделью. Таким образом, "CAN стандарт" соответствует уровню сетевого интерфейса в 4-х уровневой модели TCP/IP. Однако практическая реализация даже очень простых распределенных систем на базе CAN показывает, что помимо предоставляемых сервисов уровня канала данных требуются более широкие функциональные возможности: передача блоков данных длиной более чем 8 байтов, подтверждение пересылки данных, распределение идентификаторов, запуск сети и функции супервизора узлов. Так как эти дополнительные функциональные возможности непосредственно используются прикладным процессом, вводится понятие уровня приложений (Application Layer) и протоколов высокого уровня. Обычно их и называют термином "CAN протоколы". 

     Топология сети CAN. В любой реализации CAN - носитель (физическая среда передачи данных) интерпретируется как эфир, в котором контроллеры работают как приемники и передатчики. При этом, начав передачу, контроллер не прерывает слушание эфира, в частности он отслеживает и контролирует процесс передачи текущих, предаваемых им же, данных. Это означает, что все узлы сети одновременно принимают сигналы передаваемые по шине. Невозможно послать сообщение какому-либо конкретному узлу. Все узлы сети принимают весь трафик передаваемый по шине. Однако CAN-контроллеры предоставляют аппаратную возможность фильтрации CAN-сообщений[19].

     CAN сеть предназначена для коммуникации  так называемых узлов. Каждый  узел состоит из двух составляющих. Это собственно CAN-контроллер, который  обеспечивает взаимодействие с  сетью и реализует протокол  и микропроцессор (CPU). CAN контроллеры  соединяются с помощью шины, которая  имеет как минимум два провода  CAN_H и CAN_L , по которым передаются  сигналы при помощи специализированных  ИМС приемо-передатчиков.

     Наиболее  широкое распространение получили два типа приемоперадатчиков (трансиверов):

     "High Speed" приемопередатчики,

     "Fault Tolerant" приемопередатчики.

     Трансиверы, выполненные в соответствии со стандартом "High-Speed" (ISO11898-2), наиболее просты, дешевы и дают возможность передавать данные со скоростью до 1 Мбит/c. "Fault-Tolerant" приемопередатчики (не чувствительные к повреждениям на шине) позволяют построить высоконадежную малопотребляющую сеть со скоростями передачи данных не выше 125 кбит/c.  

     Физический  уровень канала CAN. Физический уровень (Physical Layer) протокола CAN определяет сопротивление кабеля, уровень электрических сигналов в сети и т.п. Существует несколько физических уровней протокола CAN (ISO 11898, ISO 11519, SAE J2411). В подавляющем большинстве случаев используется физический уровень CAN, определенный в стандарте ISO 11898[19].

     Максимальная  скорость сети CAN в соответствии с  протоколом равна 1 Mbit/s. При скорости в 1 Mbit/sec максимальная длина кабеля равна примерно 40 метрам. Ограничение на длину кабеля связано с конечной скоростью распространения сигнала и механизмом побитового арбитража (во время арбитража все узлы сети должны получать текущий бит передачи одновременно, т.е. сигнал должен успеть распространится по всему кабелю за единичный отсчет времени в сети).

     Соотношение между скоростью передачи и максимальной длиной кабеля приведено в таблице 1.2:

     Таблица 1.2 – Зависимость скорости передачи от расстояния

 

     Разъемы для сети CAN до сих пор не стандартизированы. Каждый протокол высокого уровня обычно определяет свой тип разъемов для CAN-сети.

     Логический  ноль регистрируется, когда на линии CAN_H сигнал выше, чем на линии CAN_L. Логическая единица - в случае когда сигналы CAN_HI и CAN_LO(передаваемые по линиям CAN_H и CAN_L соответственно) одинаковы (отличаются менее чем на 0.5 В). Использование такой дифференциальной схемы передачи делает возможным работу CAN сети в очень сложных внешних условиях.

     Логический  ноль является доминантным битом, а  логическая единица - рецессивным. Эти  названия отражают приоритет логической единицы и нуля на шине CAN. При  одновременной передаче в шину логического  нуля и единицы, на шине будет зарегистрирован  только логический ноль (доминантный  сигнал), а логическая единица будет  подавлена (рецессивный сигнал).  

     Арбитраж  шины CAN. Быстродействие CAN сети (до 1 Мбит/с) достигается благодаря механизму недеструктивного арбитража шины посредством сравнения битов конкурирующих сообщений. Если случится так, что одновременно начнут передачу несколько контроллеров, то каждый из них сравнивает бит, который собирается передать на шину с битом, который пытается передать на шину конкурирующий контроллер. Если значения этих битов равны, то оба контроллера пытаются передать следующий бит. И так происходит до тех пор, пока значения передаваемых битов не окажутся различными. Теперь контроллер, который передавал логический ноль (более приоритетный сигнал) будет продолжать передачу, а другой(другие) контроллер прервёт свою передачу до того времени пока, шина вновь не освободится. Если шина в данный момент занята, то контроллер не начнет передачу до момента её освобождения.

     Эта спецификация CAN исходит из предположения, что все CAN контроллеры принимают  сигналы с шины одновременно, то есть в одно и то же время один и тот же бит принимается всеми контроллерами в сети. С одной стороны, такое положение вещей делает возможным побитовый арбитраж, с другой стороны, ограничивает длину CAN bus. Сигнал распространяется по CAN bus с огромной, но конечной скоростью и для правильной работы CAN нужно, чтобы все контроллеры "услышали" его почти одновременно, потому что каждый контроллер принимает бит в течении определённого промежутка времени, отсчитываемого системным часам. Таким образом, чем выше скорость передачи данных, тем меньшая длина CAN bus возможна.

Интерфейс RS-485