Разработка системы мониторинга избыточного давления воды в трубах смотровых колодцев города Тараз (LoraWAN)
Внедрение СКАДА системы в систему водоснабжения с использованием дистанционного контроля работы давления воды в резервуарах на основе беспроводной передачи данных на базе LoraWan. Структурная схема установки датчиков давления и радиомодема в колодцах.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.11.2021 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Разработка системы мониторинга избыточного давления воды в трубах смотровых колодцев города Тараз (LoraWAN)
Байжарикова М.А., аспирант; Бейшен Е.М., магистр, соискатель; Исаев С.М., магистр, соискатель Кыргызский государственный университет им. Арабаева; Койлышова Ш.С., магистрант, Есеналиева М.К., преподаватель кафедра информатики Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати
Аннотация
Статья описывает внедрение СКАДА системы в системы водоснабжения для повышения надежности и качества услуг с использованием дистанционного контроля, и установкой контрольно-измерительного оборудования. Основой будет служить беспроводная передача данных на базе LoraWan.
Ключевые слова: СКАДА, АСУ ТП, модернизация водоснабжения, дистанционный контроль, LoraWan.
Abstract
The article describes the implementation of the SCADA system in water supply systems to improve the reliability and quality of services using remote monitoring, and the installation of control and measuring equipment. The basis will be a wireless data transmission based on Larawan.
Keywords: SCADA, automated process control system, water supply modernization, remote control, LoraWAN.
Для повышения эффективности управления основными сооружениями, оптимизации режимов работы систем и сокращения эксплуатационных расходов, а также для повышения надежности и качества услуг водоснабжения, в данной работе мы намерены внедрить систему дистанционного контроля и управления (СКАДА) систем водоснабжения города Тараз.
Предполагается, что объектами дистанционного контроля будут точки контроля давления в распределительной сети водопровода. Все данные и сигналы будут передаваться, обрабатываться и архивироваться в центральной диспетчерской службе и, при необходимости у локальных операторов.
Целью работы является повышение надежности и качества услуг водоснабжения в г. Тараз. Для этого нужно выполнить программу модернизации системы водоснабжения и водоотведения, в рамках которой предусматривается технологических расходов и дистанционного учета водопотребления коммерческих потребителей.
Основной задачей является внедрение единой системы контроля системы водоснабжения, которая должна включить элементы автоматики и контроля.
Система СКАДА будет предусматривать внедрение общего контроля работы давления воды в резервуарах. По внедрению системы СКАДА войдет поставка единого программного обеспечения, приборов контроля давления, организации передачи данных от локальных систем автоматики в центральный диспетчерский пункт (ЦДС), внедрение единых стандартов отчетности и информационного обеспечения, а также организация центрального диспетчерского пункта.
Предусмотренная в данной работе система дистанционного контроля и управления технологическими процессами должна обеспечить передачу, прием и интегрирование данных от локальных систем автоматики и контроля, реализуемых в рамках самостоятельных проектов реконструкции объектов и проектов.
Планируется создание трехуровневой структуры. Верхний уровень должен включать серверы обработки и хранения данных, сервер программы гидравлического моделирования, АРМ центрального диспетчерского пункта, серверное и коммуникационное оборудование.
На серверном оборудовании должна быть установлена сертифицированная система СКАДА с комплектом лицензий на 75000 точек ввода/вывода и программа гидравлического моделирования в режиме реального времени с лицензией на 4000 м3/ч. Средний уровень предназначен для сбора, хранения и передачи данных о технологических параметрах на верхний уровень.
Рисунок 1. Архитектура хранения данных
На нижнем уровне располагаются датчики и устройства, предназначенные для непосредственного измерения технологических и электрических параметров работы оборудования, автоматизации и дистанционного управления, большая часть которых будут установлены в рамках самостоятельных проектов реконструкции.
Описание технических характеристик оборудования для мониторинга уровня давления в колодцах
Техническое описание составлено к проекту «Создание системы мониторинга (СКАДА) избыточного давления воды в трубах смотровых колодцев города Тараз посредством технического решения IoT (LoRaWAN)».
Рисунок 2. Структурная схема установки датчиков давления и радиомодема в колодцах.
Настоящее описание предназначено для изучения работы и взаимодействия с организованной системой, содержит информацию об устройствах и принципе их действия, а также технические характеристики и другие сведения, необходимые для полного понимания технических возможностей системы.
Рисунок 3. Монтаж датчиков давления
Для организации связи с удаленными объектами должна использоваться связь радио/WiMax/LoraWAN с использованием модемов и открытых протоколов передачи данных (DNP3, Modbus, TCP). Выбор варианта связи определяется при проектировании по результатам сравнительной оценки. Поступающая с нижнего уровня информация обрабатывается и архивируется, на АРМ диспетчера осуществляется ее визуализация.
Преимущества LoraWAN:
- Большая дальность передачи радиосигнала по сравнению с другими беспроводными технологиями, используемыми для телеметрии, достигает 10--15 км.
- Низкое энергопотребление у конечных устройств, благодаря минимальным затратам энергии на передачу небольшого пакета данных.
- Высокая проникающая способность радиосигнала в городской застройке при использовании частот субгигагерцового диапазона.
- Высокая масштабируемость сети на больших территориях.
- Отсутствие необходимости получения частотного разрешения и платы за радиочастотный спектр, вследствие использования нелицензируемых частот (ISM band).
Рисунок 4. Спектр радиосигнала BW.
Принцип передачи символов информации блока данных физического уровня (PHY DATA UNIT) посредством широкополосного радиосигнала Lora заключается в частотном смещении относительно опорного ЛЧМ
Радиосигнала - информационный символ, размерностью SF бит.
Таким образом, при внедрении СКАДА системы планируется повысить надежность и качества услуг водоснабжения в г. Тараз. Посредством автоматизации элементов управления и учета данных - достигается «прозрачность», исключается человеческий фактор, а так же систематизируются алгоритмы работы предприятия, что в свою очередь выводит коммунальное предприятие на новый уровень.
Рисунок 5 Схема приемника сигнала LoRa, переносящего блок данных физического уровня.
водоснабжение датчик давление lorawan
Литература
1. LoraWAN™ Specification, N. Somin (Semtech), M. Luis (Semtech), T. Eirich (IBM), T. Kramp (IBM), O. Hersent (Actility), V1.0, 2015 January
2. LoraWAN Regional Parameters, RU 864-869MHz ISM Band
3. AN1200.22 LoRa™ Modulation Basics, 2015 Semtech Corporation
4. SX1272/73 - 860 MHz to 1020 MHz Low Power Long Range Transceiver, Datasheet, 2015 Semtech Corporation
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование устройства, выполняющего функцию определения минимального давления на основе информации о показаниях полученных от 7 датчиков. Разработка набора команд управления микроконтроллером в среде программного обеспечения Code Vision AVR.
курсовая работа [24,5 K], добавлен 28.06.2011Разработка структурной схемы и обобщенного алгоритма работы прибора. Оценка максимальной погрешности линейного датчика давления и нормирующего усилителя. Разработка элементов принципиальной электрической схемы микропроцессорной системы сбора данных.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 08.02.2015Схема универсального частотного радиомодема для персонального компьютера. Монтирование радиомодема внутри пластикового корпуса переходника HD25/HD9 (мама-папа) с использованием печатной платы. Основные скорости передачи и частоты, емкость конденсатора.
реферат [1,1 M], добавлен 03.05.2010Структурная схема системы управления. Характеристики первичных датчиков, электронасоса, индикатора, микроконтроллера, системы прерываний. Работа регистров и аналого-цифрового преобразователя. Алгоритм работы микропроцессора - управляющего устройства.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.02.2013Системы дистанционного учета и контроля потребления воды, разработанные различными компаниями. Техническое задание на создание автоматизированной информационной системы учета расхода воды в ООО "Водоснабжение". Экономическая эффективность проекта.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 21.01.2015Выбор беспроводной технологии передачи данных. Механизмы управления качеством передачи потоков. Программное обеспечение приемной и передающей станции. Эксперименты, направленные на изучение неравномерности передаваемого потока данных при доступе к среде.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 18.05.2012Выбор сервера базы данных, инструментальных средств разработки клиентского интерфейса и технологий. Описание таблиц базы данных системы мониторинга. Разработка инструментальных средств создания элементов системы. Интерфейс генерации тестов. Расчет затрат.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 12.03.2013Характеристика проекта информационной системы учета энергоресурсов объектов водоснабжения и водоотведения, которая предназначена для сбора данных ресурсов, затраченных для осуществления технологического процесса и выполнения расчета себестоимости воды.
дипломная работа [6,0 M], добавлен 24.12.2016Понятие стандартов беспроводной передачи данных. Оборудование для работы в стандарте Wi-Fi - клиенты и точки доступа. Основные способы организации беспроводной сети – клиент-сервер и точка-точка. Конструкция и порядок изготовления Wi-Fi антенны.
реферат [8,1 M], добавлен 03.05.2010Анализ системы дистанционного практикума по программированию. Модернизация ядра системы для работы с новым конфигурационным файлом. Программная реализация изменений в базе данных и веб-интерфейсе пользователя. Разработка инструкции для участника олимпиад.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 09.11.2016Назначение, принципы построения и архитектура единой системы мониторинга и администрирования. Характеристика аппаратуры цифровой системы передачи данных ВТК-12. Принцип работы шлюза, создание его файлов конфигурации и реализация интерфейсных функций.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 28.10.2013Содержательное описание предметной области. Структурный анализ бизнес-процесса на основе IDEF0-модели. Построение информационно-логической модели данных. Структурная схема на основе IDEF0. Даталогическая модель данных. Реализация информационной системы.
курсовая работа [849,7 K], добавлен 10.07.2014Анализ подходов к системе дистанционного образования. Разработка принципов и структуры программы для внеклассной работы школьников по информатике. Проектирование системы с использованием CASE-средств. Построение автоматизированной модели данных.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 27.10.2017Методы построения хранилища данных на основе информационной системы реального коммерческого предприятия. Основные аналитические задачи, для решения которых планируется внедрение хранилищ данных. Загрузка процессоров на серверах. Схемы хранения данных.
контрольная работа [401,0 K], добавлен 31.05.2013Разработка модели локальной системы регулирования давления в основном трубопроводе насосной станции. Требования, предъявляемые к ЛСАР. Схема автоматизации; выбор датчика, исполнительного механизма, средств связи, контроллера; программное обеспечение.
курсовая работа [921,6 K], добавлен 21.02.2015Создание аппаратно-программных средств для системы сбора данных и управления с использованием локальной сети. Предметная область системы, ее структурная схема. Описание рабочих алгоритмов, выбор аппаратной платформы. Тестирование разработанной системы.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 29.05.2015Понятие, сущность, виды и микропроцессорное устройство весов. Структурная схема и алгоритм работы электронных весов, особенности выбора для них датчика давления, индикатора и микроконтроллера. Принципы формирования принципиальной электрической схемы.
курсовая работа [810,3 K], добавлен 14.11.2010Назначение РТМС с адаптивной дискретизацией. Достоинства и недостатки схемы со сжатием данных. Работа РТМС с исключением избыточных данных. Адаптивная коммутация как способ изменения частоты опроса. Автоматическое регулирование частоты опроса датчиков.
курсовая работа [433,7 K], добавлен 16.03.2011Обзор систем дистанционного образования. Разработка электронного практикума по созданию Flash-приложений на основе системы дистанционного обучения Moodle. Общая структура электронного практикума. Построение логической модели данных информационной системы.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 19.01.2017Инфологическая модель задачи автоматизации и формирования заказов поставщикам, контроля состояния склада. Анализ ключей сущностей проектируемой базы данных, разработка и нормализация системы таблиц и форм. Механизм оформления заказов в базе данных.
курсовая работа [358,5 K], добавлен 26.11.2012
