Производство измерительных плат с радиосвязью: сушка лака

Проекты / Измерения, сенсоры и сбор данных

Полевая система мониторинга инфраструктуры

Распределенная система автономного мониторинга для удаленных объектов энергетической инфраструктуры: полевые датчики, локальная радиосеть, шлюз, автономное питание и передача данных на сервер.

Задача

Что нужно было решить

Нужно было организовать регулярный дистанционный сбор параметров с удаленного объекта без постоянного присутствия специалистов на месте.

Результат

До чего довели проект

Проект доведен до уровня полевой системы: несколько типов автономных датчиков, шлюз, прошивки, питание, диагностика и эксплуатационные материалы.

Материалы проекта

Фотографии и рабочие материалы

Прототипы измерительных плат с различными вариантами измерительного каскада

Измерительная плата тензодатчика в сборе

Инженерный контекст

Какие ограничения были важны

установка датчиков непосредственно на объект энергетической инфраструктуры

длительная автономная работа на улице в сильном электромагнитном поле

измерение механических, температурных, климатических и вибрационных параметров

малое энергопотребление сенсорных модулей между циклами измерения

Сделано

Что входило в работу

схемотехника автономных сенсорных модулей и полевого шлюза

тензометрический измерительный тракт с 24-битным АЦП

питание от аккумуляторов и солнечных панелей с диагностикой состояния

локальный радиоканал между датчиками и шлюзом

низкопотребляющие прошивки с циклом сон-измерение-передача

Подробности

Инженерное описание проекта

Состав системы

Система построена как сеть измерительных устройств. Сенсорные модули устанавливаются на объекте, питаются от собственных источников, передают измерения на полевой шлюз, а шлюз отправляет данные на сервер через сотовую связь.

В составе проекта были проработаны модули для контроля механической нагрузки, температуры контролируемого элемента, температуры и влажности окружающей среды, атмосферного давления, ветра, вибрации и состояния питания.

Что измеряет система

механическую нагрузку на контролируемом узле
температуру контролируемого элемента и окружающей среды
влажность, атмосферное давление, скорость и направление ветра
вибрационные и динамические воздействия
состояние аккумуляторов, солнечных панелей и радиоканала

Измерительный тракт и прошивка

Для контроля механической нагрузки использован тензометрический мост и специализированный 24-битный АЦП. Измерительный тракт включается только на время измерения, после чего устройство передает данные и снова переходит в режим минимального потребления.

пробуждение по таймеру реального времени
включение нужных измерительных цепей
сбор данных с АЦП или цифрового датчика
формирование радиопакета и передача на шлюз
отключение периферии и переход в сон

Питание, связь и эксплуатация

Энергетика узлов была отдельной частью проекта: аккумуляторы, солнечные панели, контроллеры заряда, защита от обратного тока и коммутируемые цепи измерения напряжения батарей.

При разработке учитывались низкие температуры, влажность, осадки, вибрации, ограниченный доступ к объекту, электромагнитные помехи и необходимость устойчивой работы после многократных циклов сна и пробуждения.

Практический смысл

Система заменяет периодические ручные проверки регулярным дистанционным контролем. Оператор видит не только текущее состояние, но и изменение параметров во времени: рост нагрузки, ухудшение питания, пропадание связи, изменение температуры или появление нестандартной вибрационной картины.