HOST HYBRYDOWE OPTOELEKTRONICZNE SIECI TELEMETRYCZNE

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

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

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

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

Wstęp Czujniki światłowodowe

Koncepcja Stacja pomiarowa Sterownik Interfejs Zestaw Komputer mikroprocesorowy komunikacyjny czujników

Koncepcja Stacja pomiarowa

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

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

Stacja metrologiczna

Sieć wielu stacji

Sieć hybrydowa

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

Przykład Realizacji Sieć metrologiczna Urząd Gminy Zielonka Piaseczno - PW

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

Przykład Realizacji sieć metrologiczna Zielonka-Piaseczno-Centrum Czujniki pomiarowe

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

Realizacja Konwerter standardów metrologicznych

Realizacja Centrum operatorskie sieci

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

Realizacja Oprogramowanie sterujące

Realizacja Baza danych pomiarowych

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

Realizacja Wizualizacja danych w Internecie

Realizacja Graficzny interfejs operatora i użytkownika

Realizacja Testy sprawności transmisji danych

Przykład Realizacji Wielokanałowa sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC

Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN

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

Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN GOL ASIC

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

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

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

Przykład Realizacji sieć metrologiczna HEP DESY, CERN, GOL ASIC

Przykład Realizacji Sieć metrologiczna i sterowania FABRYKA OZONU PW

Przykład Realizacji sieć metrologiczna, fabryka Ozonu

Przykład Realizacji sieć metrologiczna Municypalny system wodociągowo kanalizacyjny

Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK

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] 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 date: 27.05.96 3.06.96 10.06.96 17.06.96

Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK Temperatura [C] 24,5 22,5 Czas pomiaru (7AM, 14PM, 19PM, 2AM) 20,5 0 10 20 30 40 50 60 3.06-16.06.97

Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK 142 140 138 136 134 Ca++[mg/l] 132 130 128 126 Czas [h] 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 2.06.97 9.06.97 16.06.97

Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK 8,6 ph 8,4 8,2 8 7,8 7,6 Czas (cztery pomiary na dobę) 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 Czerniakowska Water Inlet Czajka Sewage Plant

Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK 6,9 6,8 ph 6,7 6,6 6,5 6,4 6,3 Czas [h] 1 3 5 7 9 11 13 surface 0,5 m 1m 15 17 19 21 23

Przykład Realizacji sieć metrologiczna dla MPWiK

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

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

Proces komunikacji (nadawca = aplikacja)

Proces komunikacji (odbiorca = aplikacja )

Proces komunikacji (odbiorca = człowiek )

Struktura oprogramowania

Oprogramowanie komunikacyjne GSM Server

Oprogramowanie komunikacyjne GSM Client

Prezentacja danych pomiarowych

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

Czujniki Światłowodowe Przykłady rozwiązań własnych

Autorskie rozwiązania czujników światłowodowych Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

Termometr-tensometr na światłowodzie dwurdzeniowym

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

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

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

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

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

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)

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

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

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

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,