АРХІТЕКТУРА СИСТЕМИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЮ З РОЗПОДІЛЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ
04.07.2022 20:49
[3. Технічні науки]
Автор: Лютак З.П., кандидат технічних наук, професор, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Інститут інформаційних технологій;
Лютак І.З., доктор технічних наук, професор, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Інститут інформаційних технологій
Сучасні тенденції розвитку трубопровідних систем диктують нові, підвищені, вимоги, щодо надійної їх експлуатації, забезпечення збереження навколишнього середовища та оптимально використання ресурсу трубопроводів у зв’язку із економічною конкуренцією. Вирішенням поставлених завдань є створення та застосування на практиці систем контролю реального часу, що в умовах трубопровідних систем додає вимоги щодо розподілених вимірювальних компонентів. Важливою частиною розподіленої системи в тому числі і системи контролю ядром якої є передача даних від первинного перетворювача до серверів зберігання. Особливість аспекту передачі даних це відстань та економічне обґрунтування використовуваних засобів. На наш погляд найбільш загальним є підхід безпровідної реалізації системи передавання даних від первинних перетворювачів до серверів зберігання. Провідні системи є доцільним використовувати тільки при можливості спільного використання одночасно з первинною системою збору інформаційного сигналу. Фактично, щоб зменшити вартість системи передачі даних, та частина, яка має бути зроблена у великій кількості (кріпиться до первинних перетворювачів), має бути найбільш простою у виконанні. Прикладом, запропонованого підходу є система передачі даних, яка називається LoRaWAN. В рамках підходу, що запропонована в такій системі, використовують тільки просту передачу даних від передавача до системи збору. Системи збору і передавання, що обслуговують кілька первинних перетворювачів, також технічно реалізована без використання додаткових функції окрім пакетного передавання даних далі до наступної точки прийому. Точки збору і передавання даних фактично використовуються як концентратори із функцією тунельного передавання даних. На цих точках не ведеться ніякої системи аналізу вхідних даних чи ідентифікації первинних нод. Ця ідентифікація відбувається на серверах зберігання даних. Система LoRaWAN для більшого здешевлення реалізації не має власних протоколів передавання інформації, а на ній може бути використаний будь-який із існуючих.
Точка прийому і передавання даних має також і таймер для оцінки часу передавання із кроком 1 мкс з метою оцінки часу прийому. Простота передавання даних не означає, що доступ до них є безконтрольним. Дані пересилаються із 128-ми бітним ключем який відіграє роль ключа мережі та програми. Такий ключ забезпечує надійність передавання даних типу точка-точка. Технічні параметри передавання сигналу на прикладі давачів компанії Semtech є модульований сигнал в діапазоні 2.4 ГГц, що може проходити бетонні стіни та передаватись на відстані до 9 км на відкритому просторі. Особливістю передавачів такого типу є ортогональний фактор поширення сигналу, що дозволяє одночасно передавати сигнал із сусідніх нод, якщо інтерферований сигнал на 18 дБ більший за фактор поширення. Фізичний рівень реалізує модуляцію спектру розгортання, який має гарні автокореляційні властивості. Гарні автокореляційні властивості створюються за рахунок збільшення відношення час/частота, що на нашу думку є більш правильним для реалізації систем контролю з розподіленими параметрами, де надійність і якість донесення інформаційної складової сигналу є більш важливою за збільшення часу передавання та оброблення. Практичним застосуванням системи передавання є використання сигналу в діапазоні 125 … 250 кГц. Швидкості передачі необроблених даних прямо пропорційна величині символу, частоти сигналу та величини блоку даних і обернено пропорційне величинам інформаційного слова та фактору 2S, де символ S має значення в діапазоні 7 … 12. Символ є фактично псевдо-ортогональним кодом і різні символи можуть бути коректно декодовані навіть у випадку одночасного передавання, тобто пересікання в часі і частоті.
Знайдено та проаналізовано компоненти та їх параметри, що є сумісними, і можуть разом утворювати єдину систему контролю.