Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1137104), страница 13

Файл №1137104 Диссертация (Беспроводная сенсорная телекоммуникационная система контроля утечек метана из магистралей газотранспортной сети) 13 страницаДиссертация (1137104) страница 132019-05-20СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА СЕНСОРНОЙТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫОбнаружение утечек газа на линейных участках МГ осуществляетсясенсорной телекоммуникационной системой, посредством использованияустановленныхкомпонентамивдолькотороговысокочувствительныймагистралиявляются:беспроводныхмодулейизмерительныйинфракрасныйдатчикосновнымипреобразовательутечки–метана;приемопередающий модуль и автономные источники питания.По результатам проведенных исследований в данной главе былисформулированы требования, описаны принципы по обнаружению утечек газа иразмещению БМ в соответствии с метрологическими, технологическимихарактеристиками, представлен способ и метод передачи информации посенсорной сети, а также разработаны аппаратные средства, используемые в СТСдля диагностирования технического состояния магистральных газопроводов.Оценка качества выбранных аппаратных средств телекоммуникационнойсистемы проводилась на основе анализ технических характеристик сиспользованием разработанного программного обеспечения, что позволилообосновать новизну предложенных решений.3.1.

Требования к аппаратным средствамОсобенности применения СТС КУГ из МГ позволяют сформулироватьтребования как к системе в целом, так и к ее составным частям, т.е. каппаратным и программным средствам. Основными требованиями к СТС КУГзаключаются в следующем: передача достоверной информации; непрерывностьфункционирования; приемлемое время доставки сообщений; систематизация,архивированиеидокументированиенеобходимойинформациио92функционировании системы; обмен информацией с другими элементамисистемы. Основными требованиями к аппаратным средствам являются:оперативностьивысокаяточностьюопределенияутечекгаза,многофункциональность решаемых задач, чувствительность устройств, наличиеавтоматизации, проведение обследования в различное время суток.Требования к беспроводным сетевым технологиям ZigBee: использованиестандарт IEEE 802.15.4; надежность; пространственная масштабируемость сети;легкость в развертывании; легкость наблюдения за самой сетью; простойпротоколов связи; открытая архитектура; высокое качество связи; высокаястепень защиты информации в сети; высокая живучесть сети, возможностьперестраивать сеть, изменяя структуру и маршрутизацию; возможностьсамопостроения;низкоеэнергопотребление;длительноевремяработыустройств с аккумуляторным источником питания.1.Требования к сенсорным устройствам для определения концентрацийметана: стационарный прибор с диффузионным способом забора пробы;использование метода анализа избирательного поглощения инфракрасногоизлучения определенных длин волн для определения газа; малое время доставкиинформации от датчиков к центру управления; метод модуляции - OQPSK(Offset Quadrature Phase Shift Keying); высокая надежность в условиях помех;высокая устойчивость к отказу одного или нескольких сенсоров; возможностьсоздания сетей сложной топологии; высокая устойчивость к «взрывному»трафику, возникающему при критических ситуациях; метод расширенияспектра - FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum); простота интеграции;большое время жизни; не требует постоянного обслуживания; может работать вотсутствие кислорода; не чувствителен к газам, выводящим из строятермокаталитические сенсоры; возможность работать в условиях повышеннойвлажности; имеет широкий диапазон рабочих температур и питающихнапряжений;работаетвусловияхтемпературныхколебаний;низкое93энергопотребление сенсоров; большой радиус действия; питание черезинтерфейс(дляUSB-модема);повышеннаязащищенностьотнесанкционированного доступа; возможность дублирования функций сенсоровдля критических условий; низкая стоимость в сравнении с существующимирешениями; небольшой размер; минимизация эксплуатационных расходов;обмен данными UART; модульный принцип поддерживает «инкрементную»модернизацию внедренной системы (модернизация за счет замены в системенебольшого числа БМ).2.Требованиякприемо-передающейсистеме:использованиемалогабаритного модуля стандарта ZigBee/IEEE 802.15.4 XBeePRO; диапазончастот 2400-2483,5 МГц; управление осуществляется через интерфейс UART спомощью АТ - команд; скорость последовательного интерфейса управления от9600 до 921600 бит/с; наличие встроенной чип – антенны; повышеннаямощность излучения; большой радиус действия; малые размеры; наличие флэшпамяти объемом 4 Мб для хранения пользовательских данных; при мощностиизлучения 100мВт дальность действия при прямой видимости до 1200м; низкоеэнергопотребление; низкая стоимость.3.Требования к автономным источникам питания: быстрое включение;низкое тепловое излучение; большая продолжительность работы; сохранение70–90%энергии;механическимвысокопрочнаявоздействиям;конструкция;стойкостьдолговременнаяквнешнимработа;низкоеэнергопотребление; надежность работы в автоматическом режиме; возможностьработы без обслуживающего персонала; надежно противостоять воздействиямокружающей среды; высокий срок службы; низкая стоимость.3.2.

Структура беспроводного модуля контроля утечек газаСовременные достижения в области радиосвязи и цифровой электроникисделали возможным создание достаточно дешевых, низко энергопотребляющих94имногофункциональныхспособныхпередаватьустройств,информациюимеющихнанебольшиезначительныеразмеры,расстоянияипорадиоканалу. В основном подобные устройства обладают набором следующихаппаратных средств: сенсорные датчики, микропроцессоры, радиопередающиеустройства, что позволяет в свою очередь реализовать различные протоколысетевого взаимодействия между множеством аналогичных устройств – создаваятак называемые беспроводные сенсорные сети (БСС) [4-7,103].БСС–этосистема,представляющаясобойраспределенную,самоорганизующуюся и устойчивую к отказам отдельных элементов сетьнебольших устройств с автономным источником питания.

Узлы такой системыпередают сообщения друг через друга по беспроводным каналам связи, попротоколу ZigBee, обеспечивая значительную площадь покрытия при малоймощности приемо-передатчика. Протокол ZigBee – это международныйоткрытый стандарт, контролируемый объединением ZigBee Alliance, созданныйна основе стандарта IEEE802.15.4, обеспечивает гибкие, расширяемые сетевыетопологии,содержитвстроенныефункциидляорганизациисетейимаршрутизации передаваемых данных, обеспечивает простую установку ивысокую устойчивость к сбоям, в радиолинии, обладает неограниченнымивозможностями при покрытии территории [37,38,87-90].Основными особенностями БСС являются: малые габариты узла и низкаястоимость; высокий энергетический потенциал; длительный срок эксплуатации;при плотным размещением устройств в пространстве большие масштабы сетей;высокая надежность и отказоустоичивость системы достигается наличиеммножества различных маршрутов доставки данных; устойчивость к изменениямтопологии сети; самонастройка и самовосстановление сети; способность узловобрабатыватьполученныеданные;ограниченныевычислительные,коммуникационные и энергетические ресурсы узла [3-7].95При реализации систем, требующих применения технологии БСС,разработчики имеют несколько вариантов решения.

Первый вариант –построение собственной системы на основе стандарта ZigBee, с учетом того, чтосегодня доступно большое количество различных ZigBee-устройств, напримермикросхемы приемопередатчиков стандарта IEEE 802.15.4 или готовые ОЕМ модули со встроенным ПО. Недостаток данного варианта состоит в затраченныхвременных ресурсах на изучение стандарта IEEE 802.15.4, с глубокимпониманием механизмов построения эффективных ZigBee-сетей в реальныхусловиях эксплуатации данных технологий. Другой вариант применениедоступной платформы, например, Sensicast, в которой используются либособственные приемопередатчики, либо использующие стандарт IEEE 802.15.4.Данное устройство представляет собой различные аппаратные модули, каждыйсо своей функциональностью, встроенного ПО узлов и ПО ЭВМ для управленияБСС.

Ограничением данного варианта является закрытость платформы иотсутствие возможности внести изменения в логику сетевого взаимодействиядля реализации требований конкретного приложения [87-90].Однако достоинства первого варианта заключающиеся в относительнойпростоте и малых сроках получения работоспособного решения, а также вширокомиспользованииданныхтехнологийвразличныхотрасляхпроизводства: нефтегазовая (автоматизация объектов добычи и первичнойподготовки нефти, обнаружение утечек из трубопроводов); энергетическая(мониторингрежимов работыоборудованияподстанций);строительная(мониторинг технического состояния зданий и сооружений); жилищнокоммунальное хозяйство (коммерческий учет поквартирного потреблениягорячей и холодной воды, газа, электрической и тепловой энергии); другиеприложения (диагностика промышленного оборудования), явно перевешивают.Хотелось бы отметить, что подобные исследования, как в нашей стране,так и за рубежом, ведутся достаточно давно, так, например, в лаборатории96«Беспроводных сенсорных сетей» МИЭМ была предложена, разработана идоведена до выпуска опытная партия изделий в виде универсальная платформыБСС.

В состав данной платформы входят: ZigBee координатор – центральноевычислительное устройство системы, собирает данные со всех сенсоров сети,управляет ее исполнительными устройствами, обеспечивает инициализациюБСС и ее связь с внешним миром через подключенный компьютер; ZigBeeмаршрутизатор - устройство для построения больших сетей (до 1000 сенсоров),осуществляет передачу пакетов по узлам сети и ищет оптимальный маршрутдля осуществления качественной связи; ZigBee устройство управления устройство для подключения различных датчиков и исполнительных устройств,работает с наиболее популярными интерфейсами; GSM-ZigBee маршрутизатор– получает данные от БСС и передает их каналу GSM; ZigBee устройствоуправления с обратной связью, имеет компактный размер 50*30*10 мм и четыреклавиши управления для связи с узлами сети; ZigBee-VOIP гарнитура позволяетосуществлять беспроводную телефонную связь через Интернет; ZigBeeинтеллектуальный шлюз – позволяет осуществлять стыковку ZigBee сетей сдругими беспроводными сетями.

Характеристики

Список файлов диссертации

Беспроводная сенсорная телекоммуникационная система контроля утечек метана из магистралей газотранспортной сети
Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6510
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее