Способ автоматической дистанционной телеметрии


 


Владельцы патента RU 2414810:

Стельмашенко Валерия Валерьевна (RU)

Изобретение относится к области телеметрии. Технический результат заключается в повышении надежности снятия и передачи информации. Датчик или иной прибор объединяют с устройством беспроволочной связи в единое телеметрическое устройство. Информацию, снятую телеметрическим устройством со своего датчика, хранят в этом телеметрическом устройстве до момента подтверждения, что она принята центром обработки данных. Периодичность снятия информации с каждого телеметрического устройства и ее передачи в центр обработки данных задают из этого центра. При этом все телеметрические устройства, помимо снятия и передачи информации со своих датчиков, выполняют функции ретрансляторов при передаче информации от телеметрического устройства-источника в центр обработки данных и команд из этого центра соответствующим телеметрическим устройствам. Маршрут передачи информации от телеметрического устройства в центр обработки данных и команд из центра обработки данных телеметрическому устройству выбирают с учетом продолжительности маршрута путем учета количества телеметрических устройств, через которые пройдут информация и команды, а также с учетом качества связи, обеспечиваемого каждым телеметрическим устройством на этом маршруте. 6 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области беспроводной передачи в центр обработки данных информации от удаленных датчиков, расположенных на местности в определенном порядке, а также команд им из этого центра.

Удаленные датчики используют во многих отраслях промышленности для мониторинга, измерения или записи текущих или критических данных. Например, коммунальные предприятия используют счетчики коммунальных услуг, расположенные в месте нахождения потребителя, для измерения потребления услуг.

В обычной системе измерения потребления коммунальных услуг каждому потребителю коммунальных услуг выставляют счет через определенный промежуток времени. Использование коммунальной услуги измеряют, как правило, электромеханическим счетчиком с визуальным индикатором, таким как набор циферблатов, или с индикатором типа «одометр». Определенные лица, обычно служащие коммунального предприятия, периодически осматривают каждый счетчик в районе обслуживания для визуального считывания представленных на счетчике данных об объеме потребления.

Этой системе измерения потребления коммунальных услуг присущи такие недостатки, как высокий уровень затрат на обслуживание и невысокая надежность из-за отсутствия возможности осуществлять постоянный мониторинг за измерением объема потребления коммунальных услуг. При такой системе коммунальное предприятие должно оплачивать персоналу поездки к каждому счетчику для визуального считывания информации. Для осмотра всех счетчиков требуется довольно много времени. Кроме того, большинство электромеханических счетчиков может быть вскрыто, а показания подделаны лицами, которые желают уменьшить свои счета за потребление услуг. Поскольку показания со счетчика обычно снимаются не чаще, чем один раз в месяц, подделка может быть неочевидна для коммунального предприятия. Другим недостатком обычной системы измерения объема потребления коммунальных услуг является невозможность обнаружения локального сбоя, такого как локализованное длительное нарушение энергоснабжения или уменьшение освещения, поскольку с отдаленных устройств информация не считывается на регулярной основе.

Известно изобретение по патенту РФ №2310293 на «Способ и устройство беспроводной дистанционной телеметрии с использованием ad-hoc (одноранговых) сетей», позволяющее в определенной степени снизить затраты на снятие информации с удаленных датчиков и повысить надежность за счет осуществления периодического мониторинга за измерением потребления коммунальных услуг. Это изобретение является наиболее близким предлагаемому нами изобретению по технической сущности и достигаемому результату и поэтому принимается нами за прототип. Изобретение по патенту РФ №2310293 предназначено для снятия показаний с удаленных датчиков посредством беспроводной связи с ними с использованием одноранговых сетей произвольной структуры.

В соответствии с этим изобретением снятие информации в определенном месте осуществляют с помощью телеметрического устройства (ТУ). Показания ТУ считывают непосредственно с него с помощью мобильного устройства (МУ) в случае прямой радиовидимости МУ с этим ТУ. Кроме того, при отсутствии прямой радиовидимости МУ с ТУ прием МУ информации от этого ТУ осуществляют через одноранговую сеть ТУ-ретрансляторов, с которой МУ и ТУ находятся в зоне радиовидимости. МУ, как правило, располагают в автомобиле. Затем информацию с МУ в период неинтенсивной нагрузки на сеть передают на центральный контроллер. В случае отсутствия прямой радиовидимости МУ с центральным контроллером передачу принятой от ТУ информации в центральный контроллер также осуществляют через посредство хотя бы одной одноранговой сети ТУ-ретрансляторов, с которой МУ и центральный контроллер находятся в зоне радиовидимости. Центральный контроллер по изобретению-прототипу может включать в себя компьютерную систему и связанные с ней хранилище базы данных и интерфейсную схему с прикладным программным обеспечением для осуществления установленных функций управления.

Изобретение-прототип по сути является полуавтоматическим и имеет следующие недостатки:

- невозможность без участия человека снимать информацию с датчиков и передавать ее для обработки;

- необходимость нести неизбежные затраты на эксплуатацию МУ, в том числе оплату труда человека, управляющего им;

- нерегулярность съема и передачи информации из-за периодического нахождения МУ вне зоны радиовидимости с ТУ, с центральным контроллером или с соответствующей сетью ТУ-ретрансляторов;

- возможность потери МУ информации, снятой с ТУ, в случае выхода из строя МУ до его перемещения в зону радиовидимости с центральным контроллером и до передачи ему снятой с ТУ информации;

- ограниченный объем памяти МУ, которой может не хватить для считывания всей информации с ТУ, и необходимость в этом случае приема этой информации несколькими мобильными устройствами и ее собирание в единое целое в центре обработки. Этот недостаток приводит к усложнению, и как следствие, к снижению надежности.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности снятия и передачи информации с удаленных ТУ в центр обработки данных и команд из этого центра удаленным ТУ, а также упрощение способа передачи и уменьшение затрат на его эксплуатацию.

Поставленная задача решена путем создания полностью автоматического способа снятия и передачи информации с удаленных ТУ в центр обработки данных (ЦОД) и команд из этого центра соответствующим ТУ.

В соответствии с предлагаемым в качестве изобретения способом датчик или иной прибор объединяют с устройством беспроволочной связи в единое ТУ. В качестве ТУ используют всего 2 однотипных устройства, различающихся только способами энергообеспечения. Энергообеспечение осуществляют непосредственно от электросети или автономным питанием от батарей. Для упрощения способа можно применять только одну систему связи, например систему, которая является расширением протокола IEEE.802.11. Расширение этого стандарта делает его пригодным и для устройств с батарейным питанием. При этом все ТУ, помимо снятия и передачи информации со своих датчиков, также выполняют функции ретрансляторов.

В этом случае ТУ-соседи принимают информацию от любого из соседних ТУ-источников, запоминают ее и местонахождение соседнего ТУ-источника, передавшего информацию, а затем передают полученную информацию ТУ-адресату, если ТУ-адресат находится в пределах радиовидимости ТУ-соседа, или передают ее другому ТУ-соседу, находящемуся на оптимальном маршруте к ТУ-адресату.

Информацию, снятую ТУ со своего датчика, хранят в ТУ до момента подтверждения, что она принята ЦОД. Периодичность (регулярность) снятия информации с конкретных ТУ и ее передачи в ЦОД задают из ЦОД.

С помощью таких ТУ снимают информацию с датчиков, которые размещают на местности, и передают ее за один сеанс в ЦОД. При этом за этот же сеанс могут быть переданы команды из центра обработки данных телеметрическому устройству. Объем передаваемой информации не ограничивают, так как он определяется только возможностями компьютера ЦОД.

Маршрут, по которому передают информацию от ТУ-источника ТУ-адресату (в качестве ТУ-источника может выступать ЦОД или конкретное ТУ, то же касается и ТУ-адресата), выбирают следующим образом.

При размещении на местности все ТУ обнаруживают и запоминают все аналогичные устройства (ТУ-соседей), находящиеся в зоне их радиовидимости, для возможной передачи информации через них. При необходимости ТУ-источнику послать информацию ТУ-адресату, который не находится в зоне радиовидимости ТУ-источника и который при этом не знает маршрута, через какого ТУ-соседа можно послать информацию ТУ-адресату, ТУ-источник рассылает всем ТУ-своим соседям короткий запрос о местонахождении ТУ-адресата (запрос типа - «где находится ТУ с таким-то адресом?»). Затем ТУ-соседи ТУ-источника, если ТУ-адресат не находится в зоне их радиовидимости, рассылают копии запроса ТУ-источника своим ТУ-соседям и при этом запоминают местонахождение ТУ-источника и ТУ-своих соседей, которым они направили запрос, Как только запрос ТУ-источника достигнет ТУ-адресат, ТУ-адресат запоминает местонахождение ТУ-своих соседей, через которые ТУ-адресат получил запрос, и посылает им ответ о своем местонахождении (ответ типа - «я здесь»). Затем ТУ-соседи ТУ-адресата запоминают местонахождение ТУ-адресата и посылают его ответ своим ТУ-соседям, от которых они получили запрос. В результате все ТУ, участвующие в запросе о местонахождении ТУ-адресата, запоминают информацию о местонахождении как ТУ-источника запроса, так и ТУ-адресата, а также информацию о местонахождении всех ТУ-соседей, через которые прошел запрос.

Помимо адресов ТУ-источника и ТУ-адресата запрос и ответ на него содержат поля для учета продолжительности маршрута путем учета количества промежуточных ТУ-ретрансляторов, через которые проходит запрос. Каждый ТУ-ретранслятор по пути к ТУ-адресату увеличивает значение поля на 1. Кроме учета промежуточных ТУ-ретрансляторов запрос и ответ содержат поля для учета качества связи через каждого ТУ-ретранслятора. При этом если оценка качества связи ТУ-ретранслятора с другим ТУ-ретранслятором, которому он передает запрос, будет ниже, чем значение в этом поле, то это значение уменьшается до величины фактической оценки качества. Таким образом, к ТУ-адресату (как и к ТУ-промежуточным ретрансляторам) запрос прибывает многократно, но каждый по своему маршруту со своим значением количества пройденных ТУ-ретрансляторов и показанием качества на данном маршруте. По этим данным каждый ТУ-ретранслятор вычисляет и запоминает оптимальный маршрут как к ТУ-источнику, так и к ТУ-адресату.

Далее из всех возможных маршрутов передачи информация ТУ-источник выбирает оптимальный - наикратчайший и с высоким качеством связи, запоминает его и по нему в дальнейшем пересылает информацию ТУ-адресату.

Аналогичный процесс поиска маршрута повторяют и в случае, если посылка информации по уже известному маршруту стала невозможной из-за перемещения одного из ТУ, находящегося на этом маршруте, выхода ТУ из строя, выключения, появления помех и т.д.

В результате создают самоорганизующуюся сеть приема-передачи информации, устойчивую к помехам и к изменению топологии.

Целесообразно такие ТУ выполнять с запасом объема памяти, а также с запасом по пропускной способности информации, которую они могут принимать и передавать, помимо объема, необходимого для обслуживания собственных датчиков или иных приборов. Это позволяет использовать полученную устойчивую сеть для связи и передачи информации вне целей, для которых сеть непосредственно создавалась.

Технический результат, получаемый при реализации вышеописанного автоматического способа снятия и передачи информации с удаленных ТУ в центр обработки данных, заключается в следующем:

- без участия человека снимают информацию с датчиков и передают ее для обработки, что позволяет исключить влияние «человеческого фактора» и повысить достоверность и скорость съема и передачи информации;

- исключают затраты на эксплуатацию МУ, в том числе на оплату труда человека, управляющего им, что делает предлагаемый способ экономически более эффективным;

- обеспечивают регулярность съема с датчиков и передачи полученной информации в ЦОД, так как периодичность снятия информации с ТУ и ее передачи в ЦОД задают из самого ЦОД, что позволяет повысить достоверность получаемой информации;

- исключают возможность потери информации, снятой с ТУ, так как информацию, снятую конкретным ТУ со своего датчика, хранят в ТУ до момента подтверждения, что она принята ЦОД;

- исключают ограничение объема передаваемой ТУ за один сеанс информации и небходимость передачи всей информации за несколько сеансов с последующим ее собиранием в ЦОД в единое целое, так как объем передаваемой информации определяется только возможностями компьютера ЦОД, что позволяет упростить процесс передачи информации и повысить надежность передачи;

- учитывают при выборе маршрута для передачи по нему информации продолжительность каждого маршрута и качество связи по нему.

Таким образом, предлагаемый в качестве изобретения способ автоматического снятия и передачи информации с удаленных ТУ в центр обработки данных и команд от него к удаленным ТУ позволяет повысить надежность и качество снятия и передачи информации с удаленных ТУ и соответствующих команд к ним, а также упростить способ передачи и уменьшить затраты на эксплуатацию.

Предложенный способ автоматической дистанционной телеметрии может быть реализован с использованием существующих датчиков или иных приборов, а также существующей элементной базы с модификацией известного прикладного программного обеспечения.

1. Способ автоматической дистанционной телеметрии, при котором размещают на местности удаленные телеметрические устройства с датчиками в пределах радиовидимости относительно друг друга, при этом хотя бы несколько из этих устройств устанавливают в пределах радиовидимости с центром обработки данных, снимают показания с датчиков и по беспроводной связи передают информацию в центр обработки данных, отличающийся тем, что датчик или иной прибор объединяют с устройством беспроволочной связи в единое телеметрическое устройство с электропитанием от сети или автономным питанием от батарей, периодичность снятия информации с каждого телеметрического устройства и ее передачи в центр обработки данных задают из центра обработки данных, при этом все телеметрические устройства, помимо снятия и передачи информации со своих датчиков, выполняют функции ретрансляторов при передаче информации от телеметрического устройства - источника в центр обработки данных и команд из этого центра соответствующим телеметрическим устройствам, а для выбора маршрута передачи информации при размещении на местности все телеметрические устройства обнаруживают и запоминают местонахождение всех аналогичных устройств - соседей, находящихся в зоне радиовидимости, для возможной передачи данных через них, при необходимости телеметрического устройства - источника послать информацию телеметрическому устройству - адресату, которое не находится в зоне радиовидимости телеметрического устройства - источника, и который не знает маршрута, через какое телеметрическое устройство - соседа можно посылать данные телеметрическому устройству - адресату, телеметрическое устройство - источник рассылает всем телеметрическим устройствам - соседям запрос о местонахождении телеметрического устройства - адресата, в свою очередь, телеметрические устройства - соседи, если телеметрическое устройство - адресат не находится в зоне их радиовидимости, рассылают копии запроса телеметрического устройства - источника своим телеметрическим устройствам - соседям и при этом запоминают местонахождение телеметрического устройства - источника и как только запрос телеметрического устройства - источника достигнет телеметрического устройства адресата, телеметрическое устройство - адресат посылает ответ о своем местонахождении всем телеметрическим устройствам - соседям телеметрического устройства - адресата, от которых к нему пришел запрос, и которые, в свою очередь, также рассылают ответ всем телеметрическим устройствам - своим соседям, через которые прошел запрос, при этом все телеметрические устройства - соседи, участвующие в поиске местонахождения телеметрического устройства - адресата, запоминают информацию о местонахождении как телеметрического устройства - источника запроса, так и телеметрического устройства - адресата, а также информацию о местонахождении всех телеметрических устройств - своих соседей, через которые прошел запрос, всю эту информацию передают телеметрическому устройству - источнику запроса, который из всех возможных маршрутов передачи информация телеметрическому устройству - адресату выбирает наикратчайший маршрут, имеющий высокое качество связи, обеспечиваемое каждым телеметрическим устройством на этом маршруте, запоминает его и по нему в дальнейшем пересылает информацию телеметрическому устройству - адресату.

2. Способ автоматической дистанционной телеметрии по п.1, отличающийся тем, что аналогичный процесс поиска маршрута телеметрические устройства и центр обработки данных повторяют в случае, если передача информации по уже известному маршруту стала невозможной из-за перемещения одного из телеметрических устройств, находящегося на этом маршруте, выхода телеметрического устройства из строя, его выключения, появления помех и т.п.

3. Способ автоматической дистанционной телеметрии по п.1, отличающийся тем, что при передаче информации применяют только одну систему беспроводной связи, например систему, которая является расширением протокола IEEE 802.11, и которая пригодна для устройств с батарейным питанием.

4. Способ автоматической дистанционной телеметрии по п.1, отличающийся тем, что информацию, снятую телеметрическим устройством со своего датчика, хранят в этом телеметрическом устройстве до момента подтверждения, что она принята центром обработки данных.

5. Способ автоматической дистанционной телеметрии по п.1, отличающийся тем, что информацию от телеметрического устройства в центр обработки данных и команды из центра обработки данных этому телеметрическому устройству передают за один сеанс.

6. Способ автоматизированной дистанционной телеметрии по п.1, отличающийся тем, что телеметрические устройства выполняют с запасом объема памяти, а также с запасом по пропускной способности информации, которую они могут принимать и передавать помимо объема, необходимого для обслуживания собственных датчиков или иных приборов и работы при этом в качестве ретрансляторов.

7. Способ автоматической дистанционной телеметрии по п.1, отличающийся тем, что маршрут передачи информации от телеметрического устройства в центр обработки данных и команд из центра обработки данных телеметрическому устройству выбирают с учетом продолжительности маршрута путем учета количества телеметрических устройств, через которые пройдут информация и команды, а также с учетом качества связи, обеспечиваемого каждым телеметрическим устройством на этом маршруте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам управления. .

Изобретение относится к технике автоматизированных систем управления. .

Изобретение относится к области беспроводной передачи данных. .

Изобретение относится к системе дистанционного управления, содержащей некоторое количество (N) не синхронизированных передатчиков, которые передают соответствующие сигналы.

Изобретение относится к системам удаленного управления исполнительными средствами. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к системам передачи информации, и может быть использовано в вычислительных сетях, использующих общую шину для подключения нескольких абонентов.

Изобретение относится к конструктивному элементу на основе керамической массы, которая является в значительной степени стабильной при повышенных температурах, в частности выше 800°С
Изобретение относится к способу опроса измеренного значения

Изобретение относится к способу управления выводом звуковых указаний

Изобретение относится к области телеметрии и устройствам передачи данных, а именно к передатчикам данных, имеющим таймер относительного времени для генерирования временных меток относительного времени для передаваемых данных
Изобретение относится к беспроводным системам телеметрии. Согласно изобретению датчик объединяют с устройством беспроволочной связи (УБС) в единое телеметрическое устройство (ТУ). Кроме ТУ на местности размещают УБС-ретрансляторы (УБСР), которые обеспечивают связь ТУ с центром обработки информации ЦОИ, а также между ТУ там, где нет прямой радиовидимости между ТУ или между ТУ и центром обработки информации (ЦОИ). Для получения приемлемой пропускной способности на местности, кроме сети ТУ и УБСР первого уровня, размещают, по крайней мере, еще одну сеть более мощных ТУ и УБСР второго уровня, имеющих большую радиовидимость. Обе сети объединяют в одну систему. При передаче информации преимущественно через мощные устройства второго уровня обеспечивают приемлемую пропускную способность за счет сокращения количества промежуточных устройств, через которые проходит информация. Количество уровней выбирают таким, при котором мощности устройств последнего уровня обеспечивают вместе с устройствами предыдущих уровней приемлемую пропускную способность, что и является техническим результатом. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в возможности снижать потребление энергии путем запуска функции блока считывания/записи в ответ на инструкцию пользователя. Устройство беспроводной передачи данных включает в себя модуль перехода для передачи данных терминала, модуль передачи данных терминала, который переходит в состояние, в котором обмен данными с терминалом передачи данных становится возможным в ответ на инструкцию перехода, переданную модулем перехода для передачи данных терминала, модуль генерирования сигнала, предназначенный для генерирования сигнала инструкции перехода, модуль передачи, предназначенный для беспроводной передачи сигнала инструкции перехода, генерируемого модулем генерирования сигнала, в устройство обработки информации, модуль приема для приема по беспроводному каналу отклика из устройства обработки информации на сигнал инструкции перехода, переданный из модуля передачи, и модуль управления передачей данных терминала для начала управления передачей/приемом информации управления между терминалом передачи данных и устройством обработки информации в соответствии с откликом, принятым модулем приема. 4 н. и 6 з. п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области дистанционного управления железнодорожного транспорта. Система дистанционного управления содержит устройство дистанционного управления для передачи сигналов на первый контроллерный модуль, который установлен на железнодорожном транспортном средстве и выполнен с возможностью управления железнодорожным транспортным средством и осуществления текущего контроля его функций. Первый контроллерный модуль выполнен также с возможностью передачи информации на устройство дистанционного управления. Система дистанционного управления содержит также переносный аварийный коммутатор, независимый от устройства дистанционного управления, находящийся в связи с первым контроллерным модулем для подачи на него сигнала остановки, а также устройство распознавания наклона. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности дистанционного управления локомотивом, а также расширение функциональных возможностей. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к дистанционному управлению электронным устройством с помощью протокола беспроводной связи. Технический результат заключается в снижении риска того, что третья сторона сможет произвести сопряжение, а также в упрощении управлением. На этапе S1 измеряется и сохраняется интенсивность радиоволн сигнала сопряжения, принятого первым. На этапе S2 отображается сообщение «Подойдите немного ближе». На этапе S4 исходя из интенсивности радиоволн определяется, находится ли текущее расстояние внутри заданного диапазона относительно расстояния согласно инструкции. На этапе S5 определяется, достигло ли число определений, в которых определяется, что текущее расстояние находится внутри заданного интервала, установленного числа определений. Во втором определении отображается сообщение «Теперь отойдите немного дальше». Если второе определение становится положительным, выполняется S6 (регистрация сопряжения). 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области устройств дистанционного управления, а именно к устройству дистанционного управления с сенсорным устройством ввода данных. Техническим результатом является обеспечение возможности непрерывного управления, что уменьшает вероятность неправильного ввода команд. Для этого устройство содержит панель дисплея, блок обнаружения управления, блок генерирования команды и блок передачи команды на электронное устройство. При этом блок генерирования команды нужен для нахождения первого направления на основе взаимного расположения начальной точки контакта и первой точки проведения, проведенной из начальной точки контакта, генерирования команды управления, обозначающей проведение в первом направлении, обнаружения второго направления на основе взаимного расположения начальной точки контакта и второй точки проведения, проведенной из первой точки проведения, и генерирования команды, обозначающей окончание проведения пальцем в первом направлении и начало проведения пальцем во втором направлении, если второе направление отличается от первого направления. Кроме того, блок генерирования команды находит первое расстояние между начальной точкой контакта и первой точкой проведения и второе расстояние между начальной точкой контакта и второй точкой проведения и генерирует команду управления, обозначающую остановку перемещения курсора в случае, если разница между первым и вторым расстоянием больше или равна заданному порогу. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к полевым устройствам (102) для использования в производственном процессе. Технический результат - повышение надежности работы устройства. Устройство включает в себя элемент (108) интерфейса процесса, сконфигурированный с возможностью измерять или управлять параметром процесса. Схема (156) связи сконфигурирована с возможностью связываться с другим местоположением. Система связи сконфигурирована с возможностью обеспечивать связь между по меньшей мере двумя компонентами в полевом устройстве (102). Инвертор (220) сигнала подает инвертированный сигнал из системы (192) связи в другую схему, чтобы таким образом уменьшать помехи, принимаемые другой схемой. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх