Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства

Рассмотрены методы и средства реализации информационной системы мониторинга процессов литейного производства, а также методы организации беспроводных сенсорных сетей нижнего уровня. Проведен анализ и предложены методы повышения помехоустойчивости и скорости передачи информации. Представлены структур...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Шинский, И.О., Шевчук, Б.М., Заставный, О.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2010
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49918
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства / И.О. Шинский, Б.М. Шевчук, О.М. Заставный // Металл и литье Украины. — 2010. — № 8. — С. 34-39. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-49918
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-499182013-09-30T03:08:55Z Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства Шинский, И.О. Шевчук, Б.М. Заставный, О.М. Рассмотрены методы и средства реализации информационной системы мониторинга процессов литейного производства, а также методы организации беспроводных сенсорных сетей нижнего уровня. Проведен анализ и предложены методы повышения помехоустойчивости и скорости передачи информации. Представлены структуры информационной системы и сенсорного модуля. Розглянуто методи і засоби реалізації інформаційної системи моніторингa процесів ливарного виробництва, а також методи організації безпровідних сенсорних мереж нижнього рівня. Проведено аналіз і запропоновано методи підвищення завадостійкості та швидкості передавання інформації. Представлено структури інформаційної системи і сенсорного модуля. The methods and means of the realization of the monitoring information system of the casting production processes, also the methods of the organization of wireless sensor networks of low-level are considered. The analysis is conducted and the methods of noise-immunity increase and information transfer speed are offered. The information system structure and sensory module structure are offered. 2010 Article Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства / И.О. Шинский, Б.М. Шевчук, О.М. Заставный // Металл и литье Украины. — 2010. — № 8. — С. 34-39. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49918 681.3/621.74 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Рассмотрены методы и средства реализации информационной системы мониторинга процессов литейного производства, а также методы организации беспроводных сенсорных сетей нижнего уровня. Проведен анализ и предложены методы повышения помехоустойчивости и скорости передачи информации. Представлены структуры информационной системы и сенсорного модуля.
format	Article
author	Шинский, И.О. Шевчук, Б.М. Заставный, О.М.
spellingShingle	Шинский, И.О. Шевчук, Б.М. Заставный, О.М. Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства Металл и литье Украины
author_facet	Шинский, И.О. Шевчук, Б.М. Заставный, О.М.
author_sort	Шинский, И.О.
title	Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства
title_short	Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства
title_full	Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства
title_fullStr	Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства
title_full_unstemmed	Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства
title_sort	эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2010
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49918
citation_txt	Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства / И.О. Шинский, Б.М. Шевчук, О.М. Заставный // Металл и литье Украины. — 2010. — № 8. — С. 34-39. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT šinskijio éffektivnyemetodyisredstvapostroeniâpomehoustojčivyhsensornyhsetejmonitoringatehnologičeskihprocessoviobʺektovlitejnogoproizvodstva AT ševčukbm éffektivnyemetodyisredstvapostroeniâpomehoustojčivyhsensornyhsetejmonitoringatehnologičeskihprocessoviobʺektovlitejnogoproizvodstva AT zastavnyjom éffektivnyemetodyisredstvapostroeniâpomehoustojčivyhsensornyhsetejmonitoringatehnologičeskihprocessoviobʺektovlitejnogoproizvodstva
first_indexed	2025-07-04T11:17:01Z
last_indexed	2025-07-04T11:17:01Z
_version_	1836714895254487040
fulltext	34 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010 УДК 681.3/621.74 И. О. Шинский, Б. М. Шевчук, О. М. Заставный Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства Рассмотрены методы и средства реализации информационной системы мониторинга процессов литейного производства, а также методы организации беспроводных сенсорных сетей нижнего уровня. Проведен анализ и предложены методы повышения помехоустойчивости и скорости передачи информации. Представлены структуры информационной системы и сенсорного модуля. Ключевые слова: беспроводный сенсорный модуль, двумерные шумоподобные сигналы, информационная система Вступление Э ффективное, качественное и конкурентоспособ- ное производство на сегодняшний день немыс- лимо без использования информационных си- стем анализа состояния процессов производства и управления им. Особенно это актуально в литей- ном производстве как наиболее энергоемкой отрас- ли. Беспрерывный мониторинг позволяет своевре- менно обнаруживать утечки энергии, контролировать качество продукции, снижая тем самым уровень бра- ка и повышая уровень эффективности использова- ния энергии и сырья, поднимая при этом качествен- ный уровень производства, что позволяет произво- дить высокотехнологичные отливки. Использование информационных систем невоз- можно без качественных и надежных каналов свя- зи. Внедрение систем автоматизации и контроля на всех этапах производства позволяет значительно по- высить качественные и экономические показатели. Одним из главных и дорогостоящих элементов авто- матизации при этом являются информационные ка- налы связи, по которым передаются данные от дат- чиков и команды на управляющие механизмы. Прокладка информационных каналов связи – длительный трудоемкий процесс, причем проклад- ка кабельных каналов в некоторых местах или не- возможна, или требует частого выполнения ремонт- ных работ, что усложняет условия эксплуатации системы. Один из методов решения данной проблемы – ис- пользование средств беспроводной связи. Беспро- водные каналы связи обеспечивают высокую ско- рость развертывания сети и низкую стоимость эксплу- атации. Такие сети имеют множество практических преимуществ относительно проводных систем, таких как: отсутствие необходимости в прокладке кабелей для электропитания и передачи данных; низкая сто- имость монтажа, пуска-наладки и технического об- служивания системы; минимальные ограничения по размещению беспроводных устройств; возможность внедрения и модификации сети на эксплуатируемом объекте без вмешательства в процесс функциони- рования; надежность и отказоустойчивость всей си- стемы в целом при нарушении отдельных соедине- ний между узлами. Именно поэтому сегодня многие компании, рабо- тающие в области автоматизации зданий и промыш- ленных объектов и телеметрии, задумываются о при- менении технологий беспроводных сенсорных сетей (БСС) в своих изделиях. Затраты на беспроводную сенсорную сеть скла- дываются из стоимости проектирования, оборудова- ния, пуска-наладки и последующего сопровождения системы. Как правило, стоимость базового аппарат- ного и программного обеспечения составляет незна- чительную часть полной стоимости системы. Кроме того, многие приложения требуют разработки специ- ализированного оборудования и ПО, а также работ по интеграции БСС с системами верхнего уровня, поэтому суммарная стоимость внедрения БСС будет зависеть от специфики прикладной задачи. Напри- мер, эксперты компании «Tendril» приводят следу- ющее типовое распределение затрат, %: оборудова- ние – 10; базовое ПО – 10-15; монтаж – 10-20; поиск неисправностей и сопровождение – 5-10; системное и прикладное ПО – 50-65. Беспроводные сенсорные сети позволяют значи- тельно сократить срок монтажа по сравнению с про- водными системами сбора данных. Цель: анализ беспроводных сенсорных систем и методов помехоустойчивой передачи данных в компьютерных системах. Разработка структу- ры информационной сети и методов передачи ин- формации для промышленных объектов литейно- го производства. Анализ беспроводных сенсорных систем В настоящее время в мире разработаны и ак- тивно внедряются несколько технологий БСС, их разделяют на стандартные и проприетарные (патен- тованные). Среди стандартных систем единствен- ным установившимся стандартом сегодня является ZigBee. 35МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010 Среди частных решений развиваются и внедря- ются такие системы, как: – ��r��e�� компании �� e��r�� (��.d��- ��r��e�� компании �� e��r�� (��.d��-��r��e�� компании �� e��r�� (��.d��-компании �� e��r�� (��.d��- �� e��r�� (��.d��- ne��r��.c��); – �e��c�pe от �illenni�l (��.�illenni�l.ne�); – �e� �en�i�e� от �en�ic�� (��.�en�ic��.c��); – WI�A от ABB (��.�bb.c��); – E�ber�e� от E�ber (��.e�ber.c��); – Cr��b�� X�e�� от Cr��b�� (��.xb��.c��); – �e��L�gic от ООО «Высокотехнологичные си- стемы» (��.�e��l�gic.r�). Использование стандартизованных технологий имеет множество преимуществ, главное из них – обеспечение совместимости и взаимозаменяемости изделий от различных производителей. Если же не предполагается создание сети из устройств от разных производителей и/или требу- ется закрытость системы для обеспечения безо- пасности, то проприетарная платформа может быть предпочтительнее. Более того, иногда невозможно создать систему, отвечающую специфическим тре- бованиям приложения на основе стандартов, в то время как некоторая проприетарная технология поз- воляет это сделать. Очевидно, что не существует оптимальных ре- шений для всех задач, поэтому при выборе между стандартизованными и проприетарными решениями следует, в первую очередь, оценивать степень соот- ветствия технических возможностей продуктов по- ставленной задаче. В качестве одного из примеров использования беспроводных сетей в промышленности можно при- вести систему WI�A компании ABB (рис. 1). Компания ABB провела масштабные полевые ис- пытания беспроводной связи в промышленных усло- виях (на перерабатывающих предприятиях, элек- тростанциях и объектах обрабатывающей промыш- ленности), которые характеризуются следующими факторами: – условия окружающей среды – экстремальные температуры, вибрация, наличие стальных кон- струкций и других преград. Осложнения в работе беспроводной связи в таких условиях проявляются в быстром и медленном замирании сигнала, зами- рании, связанном с многолучевым распространени- ем, снижении качества покрытия (вследствие отра- жений) и местных перепадах мощности принимае- мого сигнала; – ЭМП (электромагнитные помехи), возникающие при работе электрических устройств, таких как при- воды или сварочные аппараты, ведут к зашумлению радиочастотных диапазонов; – наличие других пользователей частот – по- степенное занятие частот другими пользователя- ми (беспроводными сетями, устройствами Bl�e��, WiFi и т. д.). Следует отметить, что данная технология пока- зала высокую надежность даже в осложненных усло- виях, таких как сварочные линии. Аппарат индукци- онной сварки работает на токе до 20 кА и генерирует очень интенсивные электромагнитные поля. Одна- ко подавляющая часть шума приходится на частоты до 1 ГГц и оказывает на работу устройств минималь- ное влияние (эти устройства работают в диапазоне 2,4 ГГц). Беспроводные бесконтактные датчики бы- ли испытаны как на линиях точечной, так и дуговой сварки, при этом датчики размещались всего в не- скольких сантиметрах от сварочной головки. Испыта- ния не выявили заметного влияния помех на работу беспроводной связи. На рис. 2 изображены широко- полосные спектрограммы анализа эфира при обыч- ных условиях эксплуатации (рис. 2, а) и при работе сварочного аппарата (рис. 2, б), проведенного ком- панией ABB [2]. На данных спектрограммах можно заметить, что помехи наблюдаются в нижнем частотном диапазо- не 300-1800 МГц, в то время как в диапазоне 2,4 ГГц шумы отсутствуют, а значит, его можно эффективно использовать в промышленных условиях. Опыт практического внедрения в промышлен- ность БСС компании ABB подтверждает возмож- ность эффективного использования БСС в сложных условиях эксплуатации. Сравнительный анализ БСС Рассмотрим основные характеристики стандарта Рис. 1. Структура беспроводной системы WI�A на базе авто- номных датчиков а б Частотный спектр: в отсутствие шумов от сварки (а); во время работы сварочного аппарата (б) Рис. 2. 36 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010 ZigBee и платформы �e��L�gic, так как информация о большинстве других платформ не является широ- кодоступной. В ZigBee физический уровень II уровень досту- па к среде соответствуют стандарту IEEE 802.15.4, в котором для использования определены следу- ющие нелицензируемые частотные диапазоны, МГц: 868,0-868,6; 902-928 и 2405,0-2483,5. Как и следо- вало ожидать, наибольшая часть производимых устройств работает в диапазоне 2,4 ГГц, поэтому бу- дем рассматривать только эту область частот. B IEEE 802.15.4 диапазон 2,40-2,4835 ГГц разде- лен на 16 каналов шириной 2 МГц с шагом 5 МГц. Используются квадратурная фазовая манипуля- ция со сдвигом (O-QP�K) и расширение спектра методом прямой последовательности фиксиро- ванными квазиортогональными 32-разрядными ко- дами. В результате техническая скорость пере- дачи данных в ZigBee составляет 250 Кбит/с при коэффициенте расширения спектра (pr�ce��ing g�in), равном 9 дБ. Текущая реализация беспроводного узла �e��- L�gic построена на основе приемопередатчиков Cypre�� Wirele��U�B™, которые также работают в диапазоне 2,40-2,4835 ГГц с разбиением на 78 кана- лов (с учетом необходимого разнесения 39 каналов) шириной 1 МГц. В Wirele��U�B применяются гаус- сова частотная манипуляция и расширение спектра ортогональными последовательностями Голда дли- ной 32 или 64 элементарных символа. Приемопере- датчики Wirele��U�B позволяют изменять расширя- ющие коды, поэтому возможна также организация множественного доступа с кодовым разделением. В зависимости от выбранного режима работы ско- рость передачи данных может быть 15625, 31250 или 62500 бит/с, при этом коэффициент расши- рения спектра составляет 18, 15 и 12 дБ соответ- ственно. Таким образом, ZigBee и �e��L�gic функциони- руют в общедоступном нелицензируемом диапазоне частот 2,40–2,4835 ГГц, при этом в ZigBee скорость передачи данных выше, но физический уровень платформы �e��L�gic обладает большей устойчи- востью к помехам. Кроме того, для типовых прило- жений БСС скорость передачи данных не является критичным параметром, в то время как потери паке- тов оказывают непосредственное влияние на каче- ство обслуживания сети и энергопотребление узлов. Поскольку промышленные условия литейного производства являются очень насыщенными разно- го рода электромагнитными излучениями в связи с использованием мощных электродных печей, рабо- той сварочного оборудования и т. д., – это создает очень жесткие условия эксплуатации БСС и требует от БСС повышенной помехозащищенности и надеж- ности. Большинство других систем не удовлетворя- ют эти условия. Повышение помехозащищенности и дальности связи возможно за счет увеличения мощности и длины шумоподобных кодовых последовательно- стей (ШКП). Поскольку мощность в выделенном ди- апазоне ограничивается стандартом, то повышение характеристик сети возможно только за счет исполь- зования более эффективных кодовых последова- тельностей и методов их обработки. Анализ помехоустойчивых кодовых последовательностей В современных цифровых системах передачи ин- формации в качестве ШКП используются кодовые последовательности Баркера, Лежандра, Цирлера, Пели-Плоткина, Френка, Галуа (М-сигналы), Голда, Касами, Голея; коды, построенные на основе функций Уолша; модифицированные М-сигналы и др. [4, 5]. Наиболее широко используются коды Баркера, которые при небольшой длине владеют хорошими корреляционными свойствами и позволяют макси- мально эффективно использовать канал связи. Эти сигналы представляются двоичными компонента- ми Sj = ± 1, в которых максимальный уровень боко- вых лепестков не превышает 1/n от основного пика, где n – количество разрядов кодовой последова- тельности. Взаимокорреляционную функцию информацион- ных и эталонных кодов Баркера рассчитывают по формуле [6] ( , ) 1 ( ) sign( )sign( ); 0,1, ..., n ix y i j i j x y j n+ = ϕ = =∑   , где ix – бит кода Баркера; iy – тристабильный срав- ниваемый сигнал; Si = ± 1,0; 1; 0 sign( ) 0; 0 1; 0. i j i ji j i j y y y y + ++ +  > = = − <  Для передачи информации на большие расстоя- ния по каналам связи с высоким уровнем помех эф- фективно используются М-последовательности [4-6] или, как их еще называют, последовательности мак- симальной длины, которые формируются на основе неприводимых алгебраических полиномов согласно выражению 1 1 1( )i i i i i i n i nX x a x a x a+ − − − −= ⊕ ⊕ ⊕ , где 1,0∈ia – двоичные значения неприводимого ал- гебраического полинома, который формирует код ре- куррентного ключа для М-последовательности. Эффективность ШПК рассчитывается по формуле где L, n – соответственно максимальные уровни бо- кового и главного лепестков циклических корреляци- онных функций. Из таблицы видно, что в большинстве М-после- довательностей (М-сигналов) невысокие корреляци- онные характеристики, хотя некоторые из кодов по- зволяют найти компромисс между длиной кода и его корреляционными свойствами. 100 % LS n = ⋅100 % LS n = ⋅ 37МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010 в бит-ориентированный поток манипулированных сигналов Si дает возможность повысить значение Vm при заданной длине ШКП, которая позволяет до- стичь лучшей характеристики по сравнению с тра- диционными ШКП при одинаковой длине последо- вательности. Предлагается использование двумерной кодо- вой конструкции сигналов [7], которая путем раз- вертки канала связи и специальной цифровой об- работки на базе двумерного коррелятора позволя- ют существенно повысить Vm. Процедура цифровой обработки таких сигналов выполняется на основе цифрового вычисления двумерного коэффициента взаимокорреляционной свертки 1 ( , ) , , , , 1 1 1 h m h x y i j i j i j i j j i i m j K x y x y = = = = = +∑∑ ∑∑ , (1) где h – высота матрицы, m – ширина матрицы, x – двумерный сигнал. В данных сигналах используется матрица разме- ром m × h. При передаче матрица превращается в линейную последовательность и передается по ка- налу связи. Из формулы (1) следует, что принятый сигнал формируется в матрицу, по которой осуществляет- ся его корреляционный анализ. Формулу можно раз- делить на две части (правую и левую), где в каж- дой ее части осуществляется обработка матрицы, и этот результат суммируется (см. рис. 4). В результате такого подхода боковые лепестки, которые ухудшают корреляционные свойства кода, находясь в противофазе, компенсируются при опера- ции суммирования, что существенно улучшает свой- ства шумоподобной последовательности. Корреляционные свойства 25-битной двумерной ШКП изображены на рис. 5, из которого видно, что уровень боковых лепестков низкий относитель- но основного пика (в данном случае составляет 4 %). Для сравнения: уровень бокового лепестка М-после- довательности аналогичной длины составляет 8 %. Таким образом, можно сделать вывод, что исполь- зование двумерных ШКП является перспективным и позволит повысить качественную характеристику си- стемы связи. При этом несколько усложняется кор- релятор, но, используя существующие компоненты (приемопередатчики, модуляторы и демодуляторы), диапазоны, полосы частот, двумерные ШКП значи- тельно повышают помехозащищенность радиокана- лов, скорость передачи и дальность связи, что позво- ляет эффективно использовать их в промышленных системах связи. Структура промышленной системы Для эффективного контроля и управления ли- тейным производством необходимо контролировать Развитие теории кодов Баркера научной школой Я. Н. Николайчука позволило выявить систему мо- дифицированных кодов Баркера [5], которые имеют корреляционные функции с боковыми лепестками -1, -2 и 1, 2, но за счет большей длины обеспечивают лучшее соотношение сигнал/шум. Методы повышения помехоустойчивости Упрощенная структурная схема цифровой систе- мы связи на базе радиоканала изображена на рис. 3, на которой выделены такие элементы, как кодер, мо- дулятор, радиопередатчик, радиоприемник, демоду- лятор, декодер. Системы связи с шумоподобными сигналами еще называют интеграционными, поскольку они позволя- ют интегрировать принятый сигнал, за счет чего по- вышается помехоустойчивость и дальность связи без увеличения мощности передатчиков. На вход такой системы подается биториентиро- ванный поток информации, где с помощью кодера заменяется на шумоподобные кодовые последова- тельности (ШКП) и передается на модулятор и пе- редатчик. Во время приема выполняется обратная процедура (где демодулированый поток подается на вход декодера, в котором проводится корреляци- онный анализ принятого кода с эталонными ШКП) и происходит декодирование битов. Анализ известных методов манипуляции шумопо- добных сигналов показывает, что основным крите- рием эффективности при их выборе является мак- симальное значение отношения амплитуды главного лепестка автокорреляционной функции (АКФ) к мак- симальным выбросам бокового лепестка. ss(0) m ss( j) V ϕ = ϕ ss(0) m ss( j) V ϕ = ϕ ss(0)Vm = ss(j) ss(0) m ss( j) V ϕ = ϕ , где φss(0) – уровень главного лепестка АКФ, а φss(j) – максимальный уровень бокового лепестка. Введение дополнительных структурных свойств Двоичный формат M-сигнала Длина M-сигнала, бит Уровень лепестка, S % 100 3 33,333 1110 4 25 11101 5 20 1110010 7 14,286 10110111000 11 9,091 1010110011111 13 7,692 10000001100101 14 14,286 111101011001000 15 13,333 Количественные характеристики М-сигналов Структурная схема цифровой системы связи вход кодер модулятор передатчик приемник демодулятор декодер выход Рис. 3. 38 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010 минимум два основных параметра – давление и тем- пературу в разных точках производственного процес- са. Использование беспроводных систем передачи информации при этом является перспективным, по- скольку они обеспечивают быстрое развертывание системы, высокую надежность, возможность приме- нения на движущихся и перемещаемых модулях. Структуру системы можно условно разделить на две части – информационная система верхнего уров- ня и сенсорная сеть нижнего уровня. Структура си- стемы представлена на рис. 6, где: 1 – сенсорные модули; 2 – контролеры сенсоров; 3 – компьютерная система мониторинга и обработки информации; 4 – средства отображения информации. Сенсорные модули 1 размещаются на объекте контроля и посредством радиоканала передают ин- формацию о состоянии объекта на контролеры сен- соров 2, которые находятся в цехах контролируе- мых объектов. Информация с контролеров сенсоров передается в компьютерную си- стему мониторинга и обработ- ки информации 3 посредством использования стандартных про- мышленных и компьютерных се- тей (R�485, WiFi, LA� и т. п.). К компьютерной сети подсоединя- ются также средства отображения информации 4, на которых отобра- жается информация о текущем со- Поскольку сенсорные модули для измерения давления и температуры имеют подобную структуру и различаются схемотехнической реализацией вход- ных цепей, имеет смысл представить структуру одно- го из них (рис. 7). Сенсорный модуль состоит из: входной цепи уси- ления и фильтрации сигнала 2; аналого-цифрового преобразователя 3; микроконтроллера 4; устрой- ства обработки ШПС 5; приемопередатчика 6; блока бесперебойного питания 7. Входной сигнал от термо- пары или датчика давления 1 поступает на входную цепь сенсорного модуля 2, который осуществляет необходимое усиление и фильтрацию сигнала, по- сле чего при помощи АЦП 3 сигнал преобразуется в цифровую форму и с помощью микроконтролле- ра, в случае необходимости, осуществляется до- полнительная обработка сигнала. Взаимодействие с беспроводной сетью осуществляется посредством блока кодирования и обработки ШПС 5, который обеспечивает помехоустойчивое кодирование ин- формации, и радиопередатчика 6. Протокольный уровень беспроводной сети обеспечивается микро- контроллером 4. Выводы Внедрение систем контроля и мониторинга про- цессов литейного производства является необхо- димым процессом, поскольку позволяет существен- но повысить качественный уровень производства. Передовые беспроводные технологии перспектив- но использовать при реализации компьютерной си- стемы, в частности, двумерные шумоподобные сиг- налы – для передачи информации по радиоканалу. Применение данных методов позволяет организовы- вать эффективные и надежные системы мониторин- га и управления производством. Структура информационной системыРис. 6. Структура сенсорного модуляРис. 7. Процесс обработки принятой шумоподобной последовательностиРис. 4. стоянии процесса производства. График корреляционной функции двумерной ШКПРис. 5. 39МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010 Баскаков С. С., Оганов В. И. 1. Беспроводные сенсорные сети на базе платформы �e��L�gicT� // Электронные ком- поненты. – 2006. – № 8. – C. 65-69. Баскаков С. С. 2. Стандарт ZigBee и платформа �e��L�gic: эффективность маршрутизации в режиме «многие к одно- му» // Первая миля (приложение к журналу «Электроника: Наука, Технология, Бизнес»). – 2008. – № 2-3. – C. 32-37. Баскаков С. С. 3. Беспроводные системы сбора данных на базе радиочастотных модулей �L-��d�le-Z // Беспроводные технологии. – 2009. – № 1. – С. 21-28. Варакин Л. Е. 4. Системы связи с шумоподобными сигналами. – М.: Радио и связь, 1985. – 384 с. Іщеряков С. М., Полянчич А. Я.5. Структурні властивості ключів багаторівневих �-послідовностей // Вісник технологічного університету Поділля, Хмельницький. – 2005. – № 4, Ч. 1, Т. 2. – С. 65-68. Nykolaychuk Y., Krutskevych N., Zastavnyy O. 6. Arc�i�ec��re �nd �y��e� c��r�c�eri��ic �f di��rib��ed c��p��er ne��r� �i�� n�� en��r eq�ip�en� // Pr�c. �f ��e In�ern��i�n�l C�nf. «��dern pr�ble�� f r�di� engineering, �elec��nic��i�n� �nd c��p��er �cience» TC�ET. – Lviv-�l�v�� (U�r�ine), 2006. – P. 394-398. Ніколайчук Я. М., Заставний О. М7. . Дослідження системних характеристик двомірних кодів з особливими кореляційни- ми властивостями // Вісник технологічного університету Поділля, Хмельницький. – 2004. – № 2, Ч. 1, Т. 2. – С. 107-110. ЛИТЕРАТУРА Шинський І. О., Шевчук Б. М., Заставний О. М. Эфективні методи та засоби побудови завадостійких сенсорних мереж моніторингa технологічних процесів та об’єктів ливарного виробництва Розглянуто методи і засоби реалізації інформаційної системи моніторингa процесів ливарного виробництва, а також методи організації безпровідних сенсорних мереж нижнього рівня. Проведено аналіз і запропоновано методи підвищення завадостійкості та швидкості передавання інформації. Представлено структури інформаційної системи і сенсорного модуля. Анотація Ключові слова безпровідний сенсорний модуль, двовимірні шумоподібні сигнали, інформаційна система Shynsky І. , Shevchuk В. , Zastavny O. Effective methods and means of realization the sensor antijamming networks monitoring of technological processes and foundry industry objects Summary The methods and means of the realization of the monitoring information system of the casting production processes, also the methods of the organization of wireless sensor networks of low-level are considered. The analysis is conducted and the methods of noise-immunity increase and information transfer speed are offered. The information system structure and sensory module structure are offered. Keywords wireless sensor, two-dimensional spread spectrum signal, information system Поступила 30.03.10

Эффективные методы и средства построения помехоустойчивых сенсорных сетей мониторинга технологических процессов и объектов литейного производства

Репозитарії

Схожі ресурси