Введение 4
1 Теоретический раздел 8
1.1 Системы дистанционного сбора и обработки данных 8
1.2 Обзор некоторых известных решений 10
1.3 Выводы по разделу 17
2 Проектный раздел 19
2.1 Техническое задание 19
2.2 Разработка архитектуры системы 19
2.3 Разработка структурных схем подсистем 26
2.4 Выбор аппаратного обеспечения 38
2.5 Расчет максимальных токов потребления подсистем 61
2.6 Разработка структурных-схем подсистем с выбранным аппаратным
обеспечением 62
2.7 Разработка принципиальных схем подсистем 64
2.8 Проработка структуры передаваемых данных 67
2.9 Разработка блок-схем алгоритмов работы подсистем 69
2.10 Проработка человеко-машинного интерфейса системы 74
2.11 Сборка рабочего макета системы 76
2.12 Исследование системы 78
2.13 Выводы по разделу 79
Заключение 81
Список используемой литературы и используемых источников 83
Приложение А Программный код системы-передатчика 86
Приложение Б Программный код системы-приемника 90
Приложение В Сканер частот 99
Приложение Г Перечень элементов электрической принципиальной схемы
системы-передатчика 101
Приложение Д Перечень элементов электрической принципиальной схемы системы-приемника
Купить

Системы дистанционного сбора и обработки данных играют важную роль во многих сферах деятельности человека, позволяя получать актуальную информацию, необходимую для решения тех или иных задач. Например, на промышленных предприятиях такие системы используются для мониторинга загруженности и технического состояния производственного оборудования. В сфере жилищно-коммунального хозяйства наблюдается тенденция к использованию «умных» счетчиков потребления энергоресурсов, показания которых могут быть считаны дистанционно [1]. В сельском хозяйстве начинают использоваться различные беспроводные датчики (температуры, влажности, углекислого газа), благодаря которым можно производить дистанционный мониторинг среды и сырья [2]. Элементы систем дистанционного сбора и обработки данных используются и в различных системах промышленной и домашней автоматизации, предоставляя данные, необходимые для формирования управляющих воздействий на те или иные электронные устройства, например, для оказания упреждающих воздействий или для поддержания значений контролируемых физических величин на заданном уровне. Также системы дистанционного сбора и обработки данных играют важную роль в развивающейся концепции Интернета вещей, которая описывает возможность создания масштабных вычислительных сетей, состоящих из физических устройств, оснащенных встроенными технологиями для автономного или осуществляемого с минимальным вмешательством человека взаимодействия друг с другом или с внешней средой. Одной из основных возможностей Интернета вещей является дистанционный сбор больших объемов разнообразных данных от объектов окружающего мира, оснащенных датчиками, для последующего интеллектуального анализа этих данных с помощью облачных вычислений и «больших данных» [3].
Системы дистанционного сбора и обработки данных начали активно развиваться и применяться примерно с середины прошлого века в связи с развитием телеметрии. В то время использование таких систем в основном ограничивалось военной и космической отраслями, однако развитие электроники и информационно-коммуникационных технологий способствовало внедрению таких систем во многие другие сферы деятельности человека. В современном мире системы дистанционного сбора и обработки данных имеют важное значение, позволяя решать задачи разного характера, что доказывает актуальность рассматриваемой темы.
Целью данной магистерской диссертации является создание системы дистанционного сбора и обработки данных. Список функций, которые должны быть реализованы в системе:
- дистанционное измерение расхода воды,
- дистанционное измерение температуры и влажности воздуха,
- дистанционное измерение постоянного напряжения,
- дистанционное обнаружение утечки газа,
- дистанционное управление широтно-импульсной модуляцией,
- дистанционное управление реле.
Привели примеры некоторых областей, в которых могут быть актуальны данные функции, и некоторых задач, которые могут быть решены с помощью данных функций:
- дистанционное измерение расхода воды может применяться на промышленных предприятиях для контроля использования технической воды, в сельскохозяйственных системах автоматического полива растений, в сфере жилищно-коммунального хозяйства для дистанционного сбора показаний счетчиков воды;
- дистанционное измерение температуры и влажности воздуха может применяться на промышленных предприятиях для мониторинга параметров воздуха на участках сборочной линии, в сельском хозяйстве для мониторинга параметров воздуха в теплицах, в системах климатического контроля «умных домов»;
- дистанционное измерение постоянного напряжения может применяться для мониторинга напряжения батарей или аккумуляторов в автономных электронных устройствах;
- дистанционное обнаружение утечки газа может применяться на нефтегазовых производствах или в домашних охранных системах, в том числе для автоматического перекрытия подачи газа с помощью исполнительных механизмов;
- дистанционное управление широтно-импульсной модуляцией, основанное на дистанционном считывании данных от такого устройства, как, например, потенциометр, может применяться в робототехнике для плавного изменения скорости вращения электродвигателя постоянного тока, в системах промышленной или домашней автоматизации для плавного изменения яркости свечения светодиодного источника света;
- дистанционное управление реле, основанное на определении состояния такого элемента, как, например, кнопка или геркон, может использоваться для коммутации напряжения, подаваемого на некоторую полезную нагрузку.
Основные технические требования, предъявляемые к проектируемой системе:
- система должна осуществлять процесс дистанционного сбора данных по беспроводному каналу связи;
- система должна иметь в своем составе человеко-машинный интерфейс (англ. Human-Machine Interface, HMI), посредством которого дистанционного собранные системой данные могут быть представлены в удобном для человека графическом виде;
- система должна быть основана на открытой аппаратно-программной платформе и иметь модульную конструкцию, что позволит при необходимости адаптировать систему для решения каких-либо конкретных инженерно-технических задач, связанных с дистанционном сбором данных.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- определить необходимые структурные элементы системы;
- определить состав набора данных, дистанционно получаемого системой;
- разработать алгоритм работы системы;
- выбрать аппаратное обеспечение системы;
- разработать программное обеспечение системы;
- разработать человеко-машинный интерфейс для графического представления дистанционно собираемых системой данных;
- собрать макет системы для проверки ее функциональности и работоспособности.
Купить