HOST HYBRYDOWE OPTOELEKTRONICZNE SIECI TELEMETRYCZNE

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Instytut Systemów Elektronicznych Przykłady realizacji i wdrożeń HOST HYBRYDOWE OPTOELEKTRONICZNE SIECI TELEMETRYCZNE Ryszard S. Romaniuk

2 Plan prezentacji Cele i założenia prowadzonych prac Koncepcja światłowodowej sieci metrologicznej Przykładowe realizacje stacji metrologicznych i sieci Podsumowanie propozycja dołączenia tematu do projektu zamawianego

3 Cele pracy Opracowanie koncepcji, systemowego realizacja rozwiązania i uruchomienie: taniej, rozproszonej optoelektronicznej (środowiskowej) stacji sieci metrologicznej pomiarowej z jak największą opartej uniwersalnym zawartością modelu optoelektroniki stacji metrologicznej pakietu oprogramowania sterującego pakietu oprogramowania do wizualizacji wyników pomiarowych w Internecie aplikacji sieci dla kontrahentów

4 Założenia pracy Czujniki (najlepiej fotoniczne ale i klasyczne) o standardowych, handlowych, dokładnościach Oprogramowanie dla platformy Windows Sieć Internet Rozdzielenie stacji pomiarowej od serwera internetowego Jak najniższe koszty i najprostsza budowa Hybrydowa struktura sieci: skrętka, światłowód, GSM/GPRS/G3, USB, IEEE1384, RSxxx, CAN, GPIB, LW, Ethernet, TCP/IP

5 Wstęp Czujniki światłowodowe

6 Koncepcja Stacja pomiarowa Sterownik Interfejs Zestaw Komputer mikroprocesorowy komunikacyjny czujników

7 Koncepcja Stacja pomiarowa

8 Koncepcja Prezentacja danych DB Serwer WWW Przesłanie Prezentacja danych pomiarowych Połączenie z siecią internet w na internecie serwer

9 Koncepcja Rozproszona sieć pomiarowa Stacja pomiarowa DB Serwer WWW Centralna Baza Danych Centralny Serwer WWW Stacja pomiarowa DB Serwer WWW

10 Stacja metrologiczna

11 Sieć wielu stacji

12 Sieć hybrydowa

13 Przykłady Realizacji PPPW PW Inżynieria Fotoniczna Górnictwo WF PW Kolejnictwo WF PW Technika wysokich ciśnień WF PW Sieć metrologiczna Urząd Gminy Zielonka Piaseczno PW Fabryka Ozonu PW System wielokanałowy trygera w CMS/LHC i Zeus/Hera oraz Tesla System wielokanałowy trygera dla ESO w Chile Programy OGLE, PI of the Sky System testowy dla warszawskiego MPWiK

14 Przykład Realizacji Sieć metrologiczna Urząd Gminy Zielonka Piaseczno - PW

15 Przykład Realizacji sieć metrologiczna Zielonka-Piaseczno-Centrum Czujniki pomiarowe zestaw podstawowy zestaw temperatura rozszerzony ciśnienie ilość opadów zestaw czujników wewnętrznych wilgotność kierunek wiatru mierniki zawartości nasłonecznienie prędkość wiatru gazów w powietrzu czad, metan, butan

16 Przykład Realizacji sieć metrologiczna Zielonka-Piaseczno-Centrum Czujniki pomiarowe

17 Przykład Realizacji sieć metrologiczna Zielonka-Piaseczno-Centrum Czujniki pomiarowe

18 Realizacja Sterownik mikroprocesorowy odczyt parametrów z czujników 8 sygnałów analogowych 8 sygnałów cyfrowych Interfejsy komunikacyjne Koszt poniżej 100zł

19 Realizacja Konwerter standardów metrologicznych

20 Realizacja Konwerter standardów metrologicznych

21 Realizacja Centrum operatorskie sieci

22 Realizacja Algorytm oprogramowania sterującego Inicjalizacja stacji Synchronizacja Wczytanie danych Przetworzenie danych Przesłanie danych wczytanie wysłanie odczytanie przeliczenie przesłanie adresu parametrów danych wartości odczytanych dla inicjalizacyjnych urządzenia każdego parametrów pomiarowych kanału i odczyt wartości stacji kolejnych pomiarowego rzeczywiste serwer WWW bajtów według otwarcie i konfiguracja określonej sekwencji portu zapisanie uśrednienie żądanie szeregowego aktualizacji wyniku danych w tablicy stron internetowych wczytanie wyświetlenie parametrów aktualnych przetwarzania wyników pomiarowych danych archiwizacja danych

23 Realizacja Oprogramowanie sterujące

24 Realizacja Baza danych pomiarowych

25 Realizacja Wizualizacja danych w Internecie Skrypty PHP uruchamiane przez aplikację sterującą Generowanie wykresów w formacie PNG Generowanie stron HTML w postaci uniwersalnych modułów

26 Realizacja Wizualizacja danych w Internecie

27 Realizacja Wizualizacja danych w Internecie

28 Realizacja Wizualizacja danych w Internecie

29 Realizacja Graficzny interfejs operatora i użytkownika

30 Realizacja Graficzny interfejs operatora i użytkownika

31 Realizacja Testy sprawności transmisji danych

32 Realizacja Testy sprawności transmisji danych

33 Przykład Realizacji Wielokanałowa sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC

34 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN

35 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN

36 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC CMSDetector CMSCounting Room RPC Chamber FrontEndElectronics Discr Synch TCRecv Lmux Linkm ux Driver Linkrecv Link Spliter Linkm ux Receiver Ldemux Trigger Readout RPC Triger Electronics toglobaltriger TCRecv RPC Chamber FrontEndElectronics Discr Synch Lmux Linkrecv TCRecv variant:2chambersto1link Linkm ux Receiver Timing Distribution Tre Ldemux TCRecv Timing, Triger, Control Distribution System todaq

37 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC

38 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC serializer/deserializer

39 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC

40 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC 0,25um CMOS

41 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC obudowa fpbga 1mm

42 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN, GOL ASIC

43 Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC

44 Przykład Realizacji Sieć metrologiczna i sterowania FABRYKA OZONU PW

45 Przykład Realizacji sieć metrologiczna, fabryka Ozonu

46 Przykład Realizacji sieć metrologiczna, fabryka Ozonu

47 Przykład Realizacji sieć metrologiczna, fabryka Ozonu

48 Przykład Realizacji sieć metrologiczna Municypalny system wodociągowo kanalizacyjny

49 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK

50 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK

51 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK

52 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK 6,9 ph 6,8 6,7 6,6 6,5 6,4 6,3 6,2 6,1 Distance [x 5 m] date:

53 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK Temperatura [C] 24,5 22,5 Czas pomiaru (7AM, 14PM, 19PM, 2AM) 20,

54 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK Ca++[mg/l] Czas [h]

55 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK 8,6 ph 8,4 8,2 8 7,8 7,6 Czas (cztery pomiary na dobę) Czerniakowska Water Inlet Czajka Sewage Plant

56 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK 6,9 6,8 ph 6,7 6,6 6,5 6,4 6,3 Czas [h] surface 0,5 m 1m

57 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK

58 Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK

59 Przykład Realizacji sieć metrologiczna integracja z systemem pomiarowym GSM/GPRS/UMTS/G3 Transmisja danych pomiarowych przy użyciu usługi SMS

60 Komunikacja Stacji Meteo NMS z aparatem GSM Aparaty GSM z wbudowanym modemem Połączenie poprzez softmodem NCDS Zestaw komend AT+C - ETSI GSM 07.05

61 Proces komunikacji (nadawca = aplikacja)

62 Proces komunikacji (odbiorca = aplikacja )

63 Proces komunikacji (odbiorca = człowiek )

64 Struktura oprogramowania

65 Oprogramowanie komunikacyjne GSM Server

66 Oprogramowanie komunikacyjne GSM Client

67 Prezentacja danych pomiarowych

68 Przykład Realizacji sieć metrologiczna mapowanie danych pomiarowych poprzez system GPS GIS GSM/GPRS

69 Czujniki Światłowodowe Przykłady rozwiązań własnych

70 Autorskie rozwiązania czujników światłowodowych Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

71 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

72 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

73 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

74 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

75 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

76 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

77 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

78 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

79 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

80 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

81 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

82 Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

83 Podsumowanie Dowiedziono możliwości zbudowania rozproszonej i uniwersalnej optoelektronicznej sieci stacji pomiarowych przy niewielkich nakładach finansowych Pokazano możliwość zastosowania nowych rozwiązań czujników światłowodowych Zaimplementowano oprogramowanie do zarządzania i obsługi stacji pomiarowej Zaprojektowano i zaimplementowano oprogramowanie do prezentacji danych pomiarowych w internecie

84 Uwagi końcowe, wnioski i propozycja tematyki w projekcie zamawianym Kontrahent nie chce pojedynczego urządzenia a pełen system funkcjonalny, rozwiązanie pod klucz Coraz częściej oznacza to połączenie funkcjonalne różnorodnego sprzętu z oprogramowaniem System nie musi i nie powinien być na siłę w całości optoelektroniczny

85 Podsumowanie Optoelektroniczne (hybrydowe) sieci telemetryczne (OST) nie powinny być pomijane w tematyce projektów zamawianych dotyczących optoelektroniki OST będą łączone z systemami wykonawczymi i decyzyjnymi Rozwój OST stymuluje postępy w dziedzinie aplikacji elementów optycznych i optoelektronicznych; OST jest dobrym rynkiem optoelektroniki

86 Podsumowanie Pokazano, że OST są ciekawą alternatywą dla innych rozwiązań oraz znacznie uzupełniają obecne systemy o nowe możliwości: transmisję szerokopasmową, multipleksowanie, integrację z optycznym Internetem Pokazano szereg działających aplikacji OST

87 Podsumowanie Docelowe cechy OST: Rozwiązania optoelektroniczne stosowane tam gdzie jest to uzasadnione technicznie i ekonomicznie; Dobrze zintegrowana budowa hybrydowa Możliwość współpracy z innymi rodzajami sieci (np.2/3g) i dowolnym sprzętem pomiarowym Zdolność do pracy w środowisku aplikacyjnym Konkurencyjne parametry techniczne i ekonomiczne Modułowa budowa łatwa do skalowania funkcjonalnego i przestrzennego

88 Podsumowanie Docelowe cechy OST: Możliwość integracji funkcjonalnej z sieciami Internet i Intranet (Ethernet) Oparta na platformie programistycznej tworzącej nowoczesny telemetryczny system operacyjny Obsługa wszystkich głównych protokołów transmisyjnych i pomiarowych Wyposażona w przyjazny graficzny interfejs użytkownika (GUI)

89 Podsumowanie Docelowe cechy OST: (cechy GUI) Oddziaływanie z aparaturą pomiarową Nadzór nad transmisją, akwizycją, przetwarzaniem i przechowywaniem danych pomiarowych Wizualizacja procesu pomiarowego i wyników przetwarzania danych Rozpoznawanie zasobów sieci i konfiguracja zadań pomiarowych

90 Podsumowanie Możliwość rozwoju OST w ramach projektu zamawianego oraz przykłady kontrahentów dla takich OST Gminne sieci telemetryczne Municypalne systemy inżynierii środowiska np. Wodociągi i kanalizacja Pomiary mapowane: GIS, GPS, 3G, Parki Narodowe Internetowe publiczne sieci telemetryczne z bazami danych pomiarowych Bezpieczeństwo

91 Podsumowanie SIEĆ POMIAROWA DLA SIECI WODOCIĄGÓW I KANALIZACJI 1. Woda pitna 2. Wody powierzchniowe 3. Mierzone parametry medium (fizyczne i chemiczne) oraz parametry systemu 4. Normy jakościowe i przepisy międzynarodowe 5. Standaryzacja i opis systemu WiK w bazodanowym środowisku GIS 6. Mierzone zjawiska złożone: trudne bez sieci pomiarowej

92 Podsumowanie SIEĆ POMIAROWA DLA SYSTEMU WiK Mierzone zjawiska złożone w systemie WiK: Dynamika systemu, predykcja obciążenia Straty wody z systemu wodociągowego Re-kontaminacja wody pitnej Globalny wskaźnik jakości wody pitnej, Złożone oddziaływania pomiędzy wodami powierzchniowymi (środowiskiem) a syst. WiK, Diagnostyka stanów przed-awaryjnych, Badania niezawodnościowe systemu WiK,