Комплекс збору і обробки сигналів тривожної інформації

 

Область техніки, до якої належить винахід

Винахід відноситься до систем телесигналізації і може бути використане для моніторингу безпеки промислових об'єктів.

Рівень техніки

Відомий комплекс збору та аналізу телеметричної інформації для моніторингу безпеки об'єктів, що містить набір датчиків, перетворювачі, підсилювачі, фільтри, два джерела живлення, перетворювач джерела живлення, аналого-цифровий перетворювач, блок вхідних даних, блок управління, ноутбук, таймер, запам'ятовуючий пристрій, три задатчика рівня, блок аналізу інформації порогового рівня, три оперативних запам'ятовуючих пристрою, блок виділення максимальних амплітуд, блок виділення екстремумів, лічильник кількості циклів, блок формування команди граничного рівня, блок вихідних даних, реєстратор, три передавача, канал зв'язку, три приймача, контрольну панель збору даних (опис винаходу до патенту РФ №2337391, МПК G05D 19/02, опубліковано 21.03.2007, бюл. №30).

Недоліком даного комплексу є низька пропускна здатність по багатоканальної обробки сигналів тривожної інформації.

Відома багатоканальна автономна система для аналізу і регіс�ифровой перетворювач, електронно-обчислювальну машину, оперативне запам'ятовуючий пристрій, таймер, персональний комп'ютер, принтер, джерело живлення з перетворювачем напруги, двокомпонентні датчики прискорення, датчики температури, приймач, контролер, перетворювач напруги (опис винаходу до патенту РФ №2271031, МПК G05D 19/02, опубліковано 27.02.2006 р., бюл. №6).

Недоліком системи є низька пропускна здатність при обслуговуванні вимірювальних каналів.

Найбільш близькою по технічній сутності (прототипом) до заявляється винаходу є багатоканальна система збору і обробки сигналів тривожної інформації, що містить n наборів (вимірювальних каналів) послідовно з'єднаних датчиків, перетворювачів, фільтрів, підсилювачів і компараторів рівня, послідовно з'єднані передавач, канал зв'язку, приймач з декодером і контрольна панель збору даних, послідовно з'єднані джерело живлення і перетворювач джерела живлення, задатчик рівня, аналого-цифровий перетворювач і блок вихідних даних, перші входи яких підключені до виходів відповідних підсилювачів, а другі входи компараторів об'єднані і підключені до виходу задатчика уродключени до виходів відповідних компараторів рівня, m інтеграторів, перші входи яких підключені до відповідних виходів першого комутатора, другий комутатор, інформаційні входи якого підключені до виходів відповідних інтеграторів, другі входи інтеграторів підключені до відповідних живильним виходів другого комутатора, що живить вхід якого підключений до виходу перетворювача джерела живлення, пристрій управління, перший вихід якого підключений до керуючого входу першого комутатора, другий вихід пристрою управління підключений до керуючого входу другого комутатора, інформаційний вихід якого підключений до входу аналого-цифрового перетворювача, інформаційний вихід якого з'єднаний з першим входом блоку вихідних даних, другий вхід якого підключений до третього виходу пристрою управління, вхід якого підключений до сигнального виходу аналого-цифрового перетворювача, вихід блоку вихідних даних з'єднаний з входом передавача (опис корисної моделі до патенту РФ №108873, МПК G08C 19/00, опубліковано 27.09.2011, бюл. №27).

Недоліком прототипу є низька завадостійкість передачі сигналів тривожної інформації по каналу зв'язку. Недолік обумовлений відсутністю можливості управленРаскритие винаходу

Технічним результатом, що досягається за допомогою заявленого комплексу збору і обробки сигналів тривожної інформації, є підвищення завадостійкості передачі сигналів тривожної інформації по каналу зв'язку.

Цей результат досягається тим, що запропонований комплекс збору і обробки сигналів тривожної інформації, що містить n наборів (вимірювальних каналів) послідовно з'єднаних датчиків, перетворювачів, фільтрів, підсилювачів і компараторів рівнів, послідовно з'єднані блок вихідних даних, передавач, канал зв'язку і приймач з декодером, послідовно з'єднані джерело живлення і перетворювач джерела живлення, задатчик рівня, другі входи компараторів рівня об'єднані і підключені до виходу задатчика рівня, вхід якого підключений до виходу джерела живлення, перший комутатор, інформаційні входи якого підключені до виходів відповідних компараторів рівня, m інтеграторів, перші входи яких підключені до відповідних виходів першого комутатора, другий комутатор, інформаційні входи якого підключені до виходів відповідних інтеграторів, другі входи інтеграторів підключені до відповідних живильним виходЕтво управління, перший вихід якого підключений до керуючого входу першого комутатора, другий вихід пристрою управління підключений до керуючого входу другого комутатора, третій вихід пристрою управління підключений до першого входу блоку вихідних даних, введені послідовно з'єднані компаратор нульового рівня, керований генератор лічильних імпульсів, селектор і лічильник, вихід якого підключений до другого входу блоку вихідних даних, послідовно з'єднані аналізатор помилок, блок порівняння, додатковий передавач, зворотний канал зв'язку і додатковий приймач, вихід якого підключений до другого входу керованого генератора рахункової частоти, блок відображення станів об'єктів, перший вхід якого спільно з входом аналізатора помилок підключені до виходу приймача з декодером, а другий вхід блока відображення станів об'єктів підключений до виходу блоку порівняння, перший керуючий вхід селектора підключений до другого виходу пристрою управління, другий керуючий вхід селектора разом із входом пристрою управління підключені до другого виходу компаратора нульового рівня, вхід якого з'єднаний інформаційним виходом другого комутатора.

Короткий опислов тривожної інформації.

Комплекс збору і обробки сигналів тривожної інформації містить набори (по числу n вимірювальних каналів) послідовно з'єднаних датчиків 1, перетворювачів 2, фільтрів 3, підсилювачів 4 і компараторів 5 рівнів, другі входи яких підключені до виходу задатчика 6 рівня, перший комутатор 7, пристрій управління 8, m інтеграторів 91-9m, другий комутатор 10, селектор 11, джерело живлення 12, перетворювач 13 джерела живлення, компаратор 14 нульового рівня, керований генератор 15 лічильних імпульсів, послідовно з'єднані лічильник 16, блок 17 вихідних даних, передавач 18, канал 19 зв'язку, приймач 20 з декодером і блок 21 відображення станів об'єктів, послідовно з'єднані аналізатор 22 помилок, блок 23 порівняння, додатковий передавач 24, зворотний канал 25 зв'язку і додатковий приймач 26.

Кожен з n вимірювальних каналів являє собою конструктивно виділяється частина комплексу, що виконує закінчену функцію від сприйняття вимірюваної величини до отримання аналогового сигналу, параметри якого - функція вимірюваної величини (див. ГОСТ Р 8.596-2002. Метрологічне забезпечення вимірювальних систем). Електрична зв'язок послідовно соединисточника 12 харчування з'єднаний з входами задатчика 6 рівня і перетворювача 13 джерела живлення. Вихід задатчика 6 рівня підключений до об'єднаних другим входах компараторів 5 рівня.

Інформаційні входи першого комутатора 7 підключені до виходів відповідних компараторів 5 рівня. Перші входи інтеграторів 91-9mпідключені до відповідних виходів першого комутатора 7. Інформаційні входи другого комутатора 10 підключені до виходів відповідних інтеграторів 91-9m. Другі входи інтеграторів 91-9mпідключені до відповідних живильним виходів другого комутатора 10, живить вхід якого підключений до виходу перетворювача 13 джерела живлення.

Перший вихід пристрою 8 управління підключений до керуючого входу першого комутатора 7, другий вихід пристрою 8 управління підключений до керуючого входу другого комутатора 10, третій вихід пристрою управління підключений до першого входу блоку 17 вихідних даних.

При цьому по команді з першого виходу пристрою 8 управління перший комутатор 7 забезпечує пару виходів компараторів 5 рівнів до входів інтеграторів 91-9mпо команді з другого виходу пристрою 8 управління другий комутатор 10 забезпечує подачу негативного напруги джерела 12 бенкет 10 підключені до входу компаратора 14 нульового рівня.

Блок 17 вихідних даних, передавач 18, канал 19 зв'язку і приймач 20 з декодером є конструктивно та функціонально послідовно з'єднаними для передачі сигналів тривожної інформації.

Перший вихід компаратора 14 нульового рівня підключений до першого входу керованого генератора 15 лічильних імпульсів, другий вхід якого підключений до виходу додаткового приймача 26. Вихід керованого генератора 15 рахункових імпульсів через відкритий селектор 11 підключається до входу лічильника 16. Селектор 11 першим керуючим входом підключений до другого виходу пристрою 8 управління, другим керуючим входом підключений до другого виходу компаратора нульового рівня (спільно з входом пристрою управління). Вхід аналізатора 22 помилок підключений до виходу приймача 20.

Здійснення винаходу

Комплекс збору і обробки сигналів тривожної інформації працює наступним чином. Датчики 1 вимірюють параметри об'єктів. Результати вимірювання в перетворювачах 2 перетворюються в електричні сигнали з рівнями напруг, пропорційними значень вимірюваних параметрів. Фільтри 3 забезпечують виділення вимірювального сигналу в заданій смузі частот. Сигнал посилюється з допомогою ох рівнів.

Вихідні сигнали підсилювачів 4 надходять на перші входи відповідних компараторів 5 рівнів, де порівнюються з напругою порогового рівня UП, що подається на другі входи компараторів 5 виходу з задатчика 6 рівня. У разі перевищення напругою вимірювального сигналу Uxi(в i-му вимірювальному каналі) порогового рівня UПна виході i-го компаратора 5 з'явиться сигнал тривожної інформації у вигляді різницевого напруги ΔUi=Uxi-UП. В іншому випадку, якщо Uxi≤UПна виході компаратора 5 сигнал тривожної інформації відсутнє (UΔi=0).

Перший комутатор 7 по команді з пристрою 8 управління здійснює підключення виходу компаратора 5 з сигналом тривожної інформації до входу одного з вільних інтеграторів 9. Основу інтегратора 9 становить накопичувальний конденсатор, який може знаходитися в одному з трьох режимів: заряд; зберігання інформації; розряд.

З моменту підключення інтегратора 9 до виходу компаратора 5 рівня (у складі і-го вимірювального каналу) протягом фіксованого часу t1здійснюється заряд конденсатора даного інтегратора 9 до значення UΔi, пропорційного напрузі ΔUiна�ения подається команда в перший комутатор 7 на відключення інтегратора 9 від виходу компаратора 5 рівня. Конденсатор інтегратора 9 переходить в режим зберігання інформації про рівні UΔiпротягом часу очікування tож.

Якщо схема аналого-цифрового перетворення (у складі блоків 11, 14, 15 і 16) є вільною від обслуговування інтеграторів, то з другого виходу пристрою 8 управління подається сигнал на керуючий вхід другого комутатора 10 і на перший (стартовий) керуючий вхід селектора 11. Другий комутатор 10 забезпечує підключення джерела живлення 12 (з опорною напругою негативної полярності - UВП) через перетворювач 13, вихід якого підключений до живлячої входу другого комутатора, до другого входу чергового інтегратора 9, забезпечуючи його розряд конденсатора з постійною швидкістю. Вихід даного інтегратора 9 через другий комутатор 10 підключається до входу компаратора 14 нульового рівня.

Компаратор 14 забезпечує запуск керованого генератора 15 рахункових імпульсів. З початком розряду конденсатора в інтеграторі 9 в момент часу tстартлічильні імпульси з генератора 15 через відкритий селектор 11 надходять на вхід лічильника 16.

По закінченню розряду конденсатора в інтеграторі 9 до нульового значення напруги в момент часу tстопз �ія. Вступ рахункових імпульсів через селектор 11 на вхід лічильника 16 припиняється. Інформація про припинення підрахунку імпульсів і звільнення схеми аналого-цифрового перетворення (у складі блоків 11, 14, 15 і 16) від обслуговування чергового інтегратора 9 надходить з другого виходу компаратора 14 нульового рівня на вхід пристрою 8 управління.

Число підрахованих лічильником 16 імпульсів пропорційно часу розряду конденсатора tp=tстоп-tстарту опрашиваемом інтеграторі 9, а отже, значенням напруги ΔUiрівня сигналу тривожної інформації на виході відповідного вимірювального каналу. Результати перетворення сигналу у вигляді двійкового коду з виходу лічильника 16 подаються на другий вхід блока 17 вихідних даних, на перший вхід якого подається інформація про номери вимірювальних каналів з третього виходу пристрою 8 управління.

Пристрій 8 управління подає команду на керуючий вхід першого комутатора 7 для підключення вільного інтегратора 9 з розрядженим конденсатором до виходу чергового компаратора 5 з рівнем сигналу тривожної інформації ΔUi>0. Крім того, пристрій 8 управління подає команду на керуючий вхід вѰходящегося в режимі очікування з зарядженим конденсатором.

Блок 17 вихідних даних формує пакети з інформацією про значеннях рівнів сигналів тривоги в цифровому вигляді і номерах вимірювальних каналів, в яких виявлені сигнали тривоги. З виходу блоку 17 вихідних даних сформовані інформаційні пакети послідовно надходять на вхід передавача 18 і далі, через канал 19 зв'язку, - на приймач 20 з декодером. З виходу приймача 20 надійшли повідомлення подаються на перший вхід блока відображення стану об'єктів, де фіксується інформація про номери вимірювальних каналів, що містять сигнали тривоги, із зазначенням ступеня перевищення контрольованими параметрами встановлених порогових рівнів.

При передачі тестових повідомлень по каналу 19 зв'язку у встановлений термін аналізатор 22 помилок, підключений до виходу приймача 20, здійснює оцінку вірності прийнятої інформації з урахуванням завадовій ситуації в каналі зв'язку. Результати оцінки у вигляді числаpпрошпомилково прийнятих елементів повідомлення надходять в блок 23 порівняння, де зіставляються з допустимим значенням помилки рдоп.

Якщо оцінказначно перевищує допустиме значення рдоп, то з виходу блоку 23 порівняння через послідовно з'єднані додатковий передавач 24, зворотний канал 25 зв'язку і додатковий приймач 26 на другий вхід керованого генератора 15 подається команда на зменшення частоти формуються рахункових імпульсів в два рази. У цьому випадку на часовому інтервалі tpрозряду конденсатора в інтеграторі 9 лічильником 16 буде підраховано в два рази менше імпульсів. Кількість розрядів до переданої двійкової інформації зменшиться на одиницю (так як 2k/2k-1=2), а отже, буде збільшена тривалість елемента ТЕпередається на часовому інтервалі tp=k·TЕдвійкового повідомлення.

Збільшення тривалості ТЕповідомлення при фіксованій потужності передавача РЗсприяє збільшенню енергії корисного сигналу, а отже, зниження імовірності помилки рзшпоелементного прийому повідомлення в умовах перешкод.

Інформація про зміну частоти рахункових імпульсів генератора 15 надходить з виходу блоку 23 на другий вхід блока 21, де враховується при відображенні реального стану об'єктів.

Для прикладу розглянемо канал свяого сигналу визначається виразом: рзш=0,5·ехр (РЗРЕ/2ЕП), де ЕП- енергія перешкоди (див. Теорія передачі сигналів: підручник для вузів / А.с Р. Зюко, Д. Д. Кловський, М. В. Назаров, Л. М. Фінк. - М: Радіо і зв'язок, 1986. - С. 194.).

Якщо відношення енергії сигналу і завади РЗТЕП=10, то значення імовірності помилки рзш=3,42·10-3. У разі припустимого значення помилки рдоп=2·10-3з виходу блоку 23 порівняння через додатковий передавач 24, зворотний канал 25 зв'язку і додатковий приймач 26 на другий вхід керованого генератора 15 подається команда на зменшення частоти формуються рахункових імпульсів в два рази.

Наприклад, якщо початкова частота рахункових імпульсів була такою, що за час розряду tpповністю зарядженого конденсатора в інтеграторі 9 лічильник 16 підраховував 62 імпульсу (відповідає 6-розрядному двійковому коду 111110), то після зменшення частоти імпульсів вдвічі за час tрна лічильник 16 надійде 31 імпульс, що відповідає 5-розрядному кодом 11111. За рахунок зменшення числа розрядів на фіксованому часовому інтервалі tpтривалістьTЕелемента з�TЕП=12, а значення ймовірності помилки зменшитьсярпрош=1,26·10-3. Отже, для даного приватного прикладу виграш в завадостійкості становить рзш/рпрош≈2,7 разів.

Комплекс збору і обробки сигналів тривожної інформації, що містить n наборів вимірювальних каналів послідовно з'єднаних датчиків, перетворювачів, фільтрів, підсилювачів і компараторів рівнів, послідовно з'єднані блок вихідних даних, передавач, канал зв'язку і приймач з декодером, послідовно з'єднані джерело живлення і перетворювач джерела живлення, задатчик рівня, другі входи компараторів рівня об'єднані і підключені до виходу задатчика рівня, вхід якого підключений до виходу джерела живлення, перший комутатор, інформаційні входи якого підключені до виходів відповідних компараторів рівня, m інтеграторів, перші входи яких підключені до соо�одам відповідних інтеграторів, другі входи інтеграторів підключені до відповідних живильним виходів другого комутатора, що живить вхід якого підключений до виходу перетворювача джерела живлення, пристрій управління, перший вихід якого підключений до керуючого входу першого комутатора, другий вихід пристрою управління підключений до керуючого входу другого комутатора, третій вихід пристрою управління підключений до першого входу блоку вихідних даних, що відрізняється тим, що до його складу введено послідовно з'єднані компаратор нульового рівня, керований генератор лічильних імпульсів, селектор і лічильник, вихід якого підключений до другого входу блоку вихідних даних, послідовно з'єднані аналізатор помилок, блок порівняння, додатковий передавач, зворотний канал зв'язку і додатковий приймач, вихід якого підключений до другого входу керованого генератора рахункової частоти, блок відображення станів об'єктів, перший вхід якого спільно з входом аналізатора помилок підключені до виходу приймача з декодером, а другий вхід блока відображення станів об'єктів підключений до виходу блоку порівняння, перший керуючий вхід селектора підключений до другого виходу пристрою � виходу компаратора нульового рівня, вхід якого з'єднаний інформаційним виходом другого комутатора.



 

Схожі патенти:

Регулювання напруги вихідного транзистора вихідного сигнального каскаду

Винахід відноситься до роздільником проходження сигналів. Технічний результат полягає в спрощення конструкції роздільника проходження сигналів і зменшення відмов. Для цього запропоновано роздільник проходження вимірювальних сигналів з мертвим нулем або живим нулем, що містить: вхід (IN) на первинній стороні, вихід (OUT) на вторинній стороні, перетворювач (100) постійного струму для передачі вхідного струму Iin вимірювального сигналу на первинній стороні, вихідний каскад (200), що містить транзистор (Т1), для забезпечення вихідного струму Iout вимірювального сигналу на вторинній стороні, ланцюг (400) харчування допоміжною енергією первинної сторони та вторинної боку, керуючий пристрій (300) для забезпечення регульованого вихідної напруги (UR), при цьому допоміжне напруга ланцюга (400) харчування допоміжною енергією регулюється на вторинній стороні керуючим пристрій (300) з допомогою вимірювального пристрою (500) на підставі вихідної напруги (UR) таким чином, що втрата енергії транзистора (Т1) вихідного каскаду (200) не залежить від навантаження (Rb), приєднаної в робочому стані, при цьому вимірювальний пристрій (500) конфігурований для визначення колекторного піт

Приймач інтерфейсу 4-20ма

Винахід відноситься до техніки вимірювання параметрів технологічних процесів і дистанційної передачі отриманих даних. Технічним результатом є створення надійного простого пристрою, що виконує як функції приймача інтерфейсу 4-20 мА, так і функції передавача інтерфейсу 4-20 мА, з живленням від струмового петлі цього інтерфейсу. Для цього запропоновано приймач інтерфейсу 4-20 мА, що містить послідовно включені в струмовий петлю приймальну частину, що складається з датчика струму, підключеного до аналого-цифрового перетворювача, паралельний стабілізатор, підключений до виходу датчика струму, яка передає частину, що складається з джерела струму, підключеного до виходу паралельного стабілізатора, і цифро-аналогового перетворювача, керуючого джерелом струму, керуючий мікроконтролер з зовнішнім живленням або живленням від паралельного стабілізатора для визначення конфігурації аналого-цифрового перетворювача і цифро-аналогового перетворювача, при цьому аналого-цифровий перетворювач і цифро-аналоговий перетворювач підключені до виходу паралельного стабілізатора, а їх цифрові інтерфейси безпосередньо або через гальванічну розв'язку підключені до �передавача є вихід джерела струму. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Система передачі даних з нанорезисторами

Винахід відноситься до галузі радіотехніки, до галузі електричного та оптичного зв'язку і може використовуватися для обробки сигналів у процесі передачі і прийому

Інструмент шини і спосіб для прогнозованого обмеження енергоспоживання в двопровідній інструментальної шині

Винахід відноситься до інструменту шини та способом для прогнозованого обмеження енергоспоживання в двопровідній шині

Двонаправлений, гальванічно розв'язаний канал передачі

Винахід відноситься до пристрою і способу передачі з потенційною розв'язкою сигналів постійного і змінного струмів в обох напрямках по одному і тому ж і єдиного, гальванічно розв'язані каналу

Верифікація струму контуру управління процесу

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в технологічних процесах

Трансмітер з інтерфейсом двухпротокольним

Винахід відноситься до області автоматики, зокрема дистанційного керування промисловими процесами
Up!