RU2626034C1 - Method of measuring different physical values - Google Patents
Method of measuring different physical values Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626034C1 RU2626034C1 RU2016116750A RU2016116750A RU2626034C1 RU 2626034 C1 RU2626034 C1 RU 2626034C1 RU 2016116750 A RU2016116750 A RU 2016116750A RU 2016116750 A RU2016116750 A RU 2016116750A RU 2626034 C1 RU2626034 C1 RU 2626034C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- values
- measured
- rules
- sensor
- physical quantities
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в приборостроении РЭА при разработке и изготовлении интеллектуальных датчиков для измерения различных физических величин в системах контроля и управления объектами в различных сферах деятельности, например в робототехнике для оценивания состояния узлов и агрегатов роботизированной системы, а также воздействующих на нее внешних факторов, влияющих на работоспособность системы в целом.The invention relates to instrumentation and can be used in instrumentation REA in the development and manufacture of intelligent sensors for measuring various physical quantities in systems for monitoring and controlling objects in various fields of activity, for example, in robotics for assessing the state of nodes and assemblies of a robotic system, and external factors affecting it, affecting the performance of the system as a whole.
Современное развитие средств автоматизации требует повышения уровня «интеллектуальности» и многофункциональности датчиков. Одним из перспективных направлений разработок является наделение интеллектуальных датчиков свойствами адаптивности.The modern development of automation tools requires an increase in the level of “intelligence” and the multifunctionality of sensors. One of the promising areas of development is the endowment of intelligent sensors with adaptive properties.
В соответствии с ГОСТ Р 8.673 пункт 3.4 [1], адаптивный датчик - датчик, параметры и/или алгоритмы работы которого в процессе эксплуатации могут изменяться в зависимости от сигналов, содержащихся в нем преобразователей. А именно:In accordance with GOST R 8.673 clause 3.4 [1], an adaptive sensor is a sensor, the parameters and / or algorithms of which during operation can vary depending on the signals contained in the converters. Namely:
- изменение параметров и/или алгоритмов работы датчика в процессе эксплуатации осуществляется с целью повышения точности и/или достоверности результатов измерений;- changing the parameters and / or algorithms of the sensor during operation is carried out in order to improve the accuracy and / or reliability of the measurement results;
- обеспечение адаптации (приспособления) в пределах, установленных в технических условиях, к диапазону изменения значений измеряемой величины, к скорости изменения измеряемой величины, к воздействию влияющих факторов, включая помехи и т.д.;- ensuring adaptation (adaptation) within the limits established in the technical conditions, to the range of variation of the measured value, to the rate of change of the measured quantity, to the influence of influencing factors, including interference, etc .;
- изменение параметров и/или алгоритмов работы адаптивного датчика могут изменяться в зависимости от внешних сигналов в дополнение к сигналам преобразователей, содержащихся в адаптивном датчике.- a change in the parameters and / or algorithms of the adaptive sensor operation may vary depending on external signals in addition to the signals of the transducers contained in the adaptive sensor.
Известен способ, описанный в патенте РФ №2300745, МПК G01L 9/04, бюл. №16 от 10.06.2007, «Устройство для измерения давления» [2]. Он заключается в том, что у датчика давления имеется вычислительное устройство в виде микроконтроллера, соединенное с аналого-цифровым преобразователем, постоянным запоминающим устройством и цифровым интерфейсом, выход которого является выходом датчика. Принцип действия устройства основан на преобразовании изменения давления измеряемой среды в изменение сопротивлений тензорезисторного преобразователя давления, измерении напряжений в измерительной и питающей диагоналях преобразователя, цифровом преобразовании измеренных напряжений и сравнении измеренных напряжений. Устройство работает в режимах измерения давления, калибровки, коррекции временного дрейфа нуля и изменения значений эксплуатационных параметров. Режим работы устройства устанавливается с помощью кнопочных (сенсорных) элементов блока управления.The known method described in the patent of the Russian Federation No. 2300745, IPC
Недостатком данного способа и датчика давления на его основе является то, что способ не обеспечивает возможность осуществления функций самоконтроля состояния, а также не позволяет дистанционно управлять функционированием датчика в зависимости от состояния окружающей среды и установленных требований к условиям эксплуатации датчика.The disadvantage of this method and the pressure sensor based on it is that the method does not provide the possibility of implementing the functions of self-monitoring of the state, and also does not allow to remotely control the functioning of the sensor depending on the state of the environment and established requirements for the operating conditions of the sensor.
Известен способ, описанный в патенте 2126995 «Интеллектуальный датчик с питанием от токовой петли» [3], в котором интеллектуальный датчик содержит микропроцессор, запоминающее устройство, схемные элементы для измерения регулируемого параметра процесса, схему управления током, схему стабилизации питания, выполненную с возможностью отбора мощности из токовой петли и подачи питания с регулируемым напряжением на микропроцессор, схемные элементы для измерения амплитуды протекающего в токовой петле тока в пределах между максимальным и минимальным конечными значениями в заданном соотношении с измеренным значением параметра процесса, и чувствительную схему, с помощью которой интеллектуальный датчик, при обнаружении дефицита суммарной потребности в мощности питания микропроцессора и упомянутых схемных элементов, формирует сигнал (XIRQ) для управления микропроцессором с целью задержки дальнейшего выполнения хранимой программы на время, достаточное для ограничения суммарной потребности в мощности питания с устранением указанного дефицита.The known method described in patent 2126995 "Intelligent sensor powered by a current loop" [3], in which the intelligent sensor contains a microprocessor, a storage device, circuit elements for measuring an adjustable process parameter, a current control circuit, a power stabilization circuit configured to be selected power from the current loop and power supply with an adjustable voltage to the microprocessor, circuit elements for measuring the amplitude of the current flowing in the current loop between the maximum and minimum final values in a predetermined ratio with the measured value of the process parameter, and the sensitive circuit with which the smart sensor, when a deficiency of the total power requirement of the microprocessor and the mentioned circuit elements is detected, generates a signal (XIRQ) to control the microprocessor in order to delay further execution of the stored programs for a time sufficient to limit the total demand for power with the elimination of the specified deficit.
Недостатком данного способа является то, что отсутствует возможность дистанционного адаптивного управления функционированием интеллектуального датчика.The disadvantage of this method is that there is no possibility of remote adaptive control of the functioning of the intelligent sensor.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа способ измерения давления и интеллектуальный датчик давления на его основе (патент 2515079, публикация патента: 10.05.2014 «Способ измерения давления и интеллектуальный датчик давления на его основе» [4], в котором интеллектуальный датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы (НиМЭМС) содержит мостовую измерительную цепь из тензорезисторов, источник тока, три аналого-цифровых преобразователя, вычислительное устройство, постоянное запоминающее устройство и цифровой интерфейс, причем вычислительное устройство блока самоконтроля, второй, третий и четвертый входы которого соединены с первым, вторым и третьим выходами блока преобразования кода АЦП в численное значение напряжения, а пятый вход соединен с четвертым входом вычислительного устройства самоконтроля. Заявленной целью изобретения является повышение надежности результата измерения путем введения самоконтроля датчика и осуществления проверки достоверности измерения давления за счет сравнения измеренных и вычисленных значений напряжений между одним узлом питающей диагонали и каждым из узлов измерительной диагонали.The closest in technical essence to the proposed technical solution is the selected as a prototype method of measuring pressure and an intelligent pressure sensor based on it (patent 2515079, patent publication: 05/10/2014 "Method of measuring pressure and an intelligent pressure sensor based on it" [4], in which an intelligent pressure sensor based on a nano- and microelectromechanical system (NIMEMS) contains a bridge measuring circuit of strain gauges, a current source, three analog-to-digital converters, a computer a device, a read-only memory device and a digital interface, the computing device of the self-monitoring unit, the second, third and fourth inputs of which are connected to the first, second and third outputs of the unit for converting the ADC code to a numerical value of voltage, and the fifth input is connected to the fourth input of the self-monitoring computing device The claimed objective of the invention is to increase the reliability of the measurement result by introducing self-monitoring of the sensor and verification of the reliability of the pressure measurement by comparing the measured and calculated values of voltages between a feed node and each of the diagonal components of the measuring diagonal.
Недостатком прототипа является то, что данный способ не позволяет производить измерение и оценивать измеренные величины различных физических величин одновременно, а так же не обеспечивает осуществление дистанционного адаптивного управления функционированием интеллектуального датчика.The disadvantage of the prototype is that this method does not allow to measure and evaluate the measured values of various physical quantities at the same time, and also does not provide remote adaptive control of the functioning of the smart sensor.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей интеллектуального датчика введением:The task of the invention is to expand the functionality of an intelligent sensor by introducing:
- в состав его измерительной части дополнительных сенсоров для измерения различных физических величин, присвоением каждому сенсору уникального кода цифровой идентификации, применением унифицированного адаптера для установки и подключения более 2х сенсоров;- a part of its measurement of the additional sensors for measuring different physical quantities assigned to each sensor a unique digital identity code, the use of a unified adapter for installation and connection of more than 2 x sensors;
- в вычислительную часть дополнительных правил и процедур для получения и обработки измерительной информации, а также реализации дистанционного адаптивного изменения состава, содержания процедур обработки измеренных значений разнородных физических величин.- in the computational part of additional rules and procedures for obtaining and processing measurement information, as well as implementing remote adaptive changes in the composition, content of procedures for processing the measured values of heterogeneous physical quantities.
Технический результат достигается за счет введения в прототип новых элементов, а в известный способ, новых процедур и изменения порядка осуществления действий, а именно:The technical result is achieved by introducing new elements into the prototype, and in a known way, new procedures and changing the order of actions, namely:
в измерительную часть мультисенсорного интеллектуального датчика (МСИД) вводят:into the measuring part of the multisensor intelligent sensor (MSID) enter:
- устройство хранения уникального кода цифрового идентификатора в конструкцию каждого сенсора для дальнейшего согласования процедур обработки измерительной информации;- a device for storing a unique digital identifier code in the design of each sensor for further harmonization of measurement information processing procedures;
- адаптер, включающий:- an adapter including:
а) унифицированные гнезда, обеспечивающие установку и подключение более двух сенсоров одновременно для измерения значений разнородных/однородных физических величин;a) unified sockets, providing installation and connection of more than two sensors at the same time for measuring the values of heterogeneous / homogeneous physical quantities;
б) информационный интерфейс, обеспечивающий передачу измерительной информации с выхода каждого сенсора на вход модуля преобразований одновременно с кодом его цифрового идентификатора;b) an information interface that provides the transmission of measurement information from the output of each sensor to the input of the transformation module simultaneously with its digital identifier code;
в) модуль преобразований полученных от сенсоров значений физических величин в требуемую форму.c) the module of transformations of the values of physical quantities received from the sensors into the required form.
В вычислительную часть МСИД вводят перепрограммируемый вычислительный модуль, включающий базу данных, базу правил и модуль интерпретации данных.A reprogrammable computational module is introduced into the computing part of the MSID, including a database, a rule base, and a data interpretation module.
В базу данных МСИД вводят:Into the ICID database enter:
- правила проведения самоконтроля и оценивания работоспособности МСИД;- rules for conducting self-monitoring and evaluating the performance of the MSID;
- для каждого подключенного сенсора границы интервалов допустимых значений измеряемой физической величины;- for each connected sensor, the boundaries of the intervals of admissible values of the measured physical quantity;
- код цифровой идентификации сенсора с целью организации адресного информационного взаимодействия с другими модулями МСИД.- a code for digital identification of the sensor in order to organize targeted information interaction with other MSID modules.
В базу правил МСИД вводят:The following is introduced into the ICID rules base:
- правила, включающие процедуры интерпретации задания на проведение измерений;- rules including procedures for interpreting a measurement assignment;
- правила и процедуры оценивания фактических значений совокупности измеренных физических величин, например: оценивание по совокупности осуществленных измерений методом определения средней величины множества измеренных значений физической величины за период измерений [5]:- rules and procedures for assessing the actual values of the totality of the measured physical quantities, for example: assessing the totality of the measurements made by determining the average value of the set of measured values of the physical quantity for the measurement period [5]:
где - фактическое (оцененное) значение физической величины;Where - the actual (estimated) value of the physical quantity;
yj - измеренное значение физической величины;y j is the measured value of a physical quantity;
N - количество измерений за период измерений;N is the number of measurements over the measurement period;
- правила проведения сравнения фактической (оцененной) величины измеренных значений и значений границ допустимого интервала изменений измеряемой физической величины на соответствие, например:- rules for comparing the actual (estimated) value of the measured values and the values of the boundaries of the allowable interval of changes in the measured physical quantity for compliance, for example:
где - нижнее значение границы допустимого интервала изменений измеряемой физической величины;where - the lower value of the boundary of the permissible interval of changes in the measured physical quantity;
- верхнее значение границы допустимого интервала изменений измеряемой физической величины;- the upper value of the boundary of the permissible interval of changes in the measured physical quantity;
- правила формирования безразмерных показателей δj несоответствия фактических и допустимых значений jой физической величины [6]:- rules for forming dimensionless parameters δ j mismatch of actual and permissible values of j th physical quantity [6]:
где δj=1 - безразмерный показатель соответствия фактического значения физической величины заданным значениям установленных границ допуска;where δ j = 1 is a dimensionless indicator of the correspondence of the actual value of the physical quantity to the specified values of the established tolerance limits;
- безразмерный показатель несоответствия фактического значения измеренной физической величины верхнему значению установленных границ допуска; - a non-dimensional indicator of the discrepancy between the actual value of the measured physical quantity and the upper value of the established tolerance limits;
- безразмерный показатель несоответствия фактического значения измеренной физической величины нижнему значению установленных границ допуска; - dimensionless indicator of mismatch of the actual value of the measured physical quantity to the lower value of the established tolerance limits;
- правила представления сообщения о результатах измерений в виде матрицы δ безразмерных показателей соответствия (несоответствия) оцененных и допустимых значений совокупности измеренных физических величин;- the rules for reporting messages on the measurement results in the form of a matrix δ of dimensionless indicators of compliance (mismatch) of the estimated and acceptable values of the totality of the measured physical quantities;
- вводят правила дистанционного изменения состава и содержания базы данных и базы правил.- introduce rules for remote changes in the composition and content of the database and the rule base.
В состав МСИД вводят приемник спутниковой навигационной системы для осуществления приема навигационных сигналов с целью определения местоположения интеллектуального датчика в случае его удаленного автономного функционирования, а также для временной синхронизации информационного обмена между МСИД и периферийными устройствами.A satellite navigation system receiver is introduced into the MSID to receive navigation signals in order to determine the location of the smart sensor in the event of its remote autonomous functioning, as well as to temporarily synchronize information exchange between the MSID and peripheral devices.
На фиг. 1 представлен мультисенсорный интеллектуальный датчик,In FIG. 1 shows a multi-touch smart sensor,
гдеWhere
1/1 - 1/N - разнородные физические величины, воздействующие на сенсоры;1/1 - 1 / N - heterogeneous physical quantities acting on the sensors;
2/1 - 2/N - подключаемые сенсоры (чувствительные элементы);2/1 - 2 / N - connected sensors (sensitive elements);
3/1 - 3/N - устройство цифровой идентификации сенсоров;3/1 - 3 / N - device for digital identification of sensors;
4/1 - 4/N - информация, содержащая цифровые коды идентификаторов сенсоров;4/1 - 4 / N - information containing digital codes of sensor identifiers;
5/1 - 5/N - данные о значениях измеряемых сенсорами воздействующих физических величин;5/1 - 5 / N - data on the values of the physical quantities measured by the sensors;
6 - унифицированные гнезда подключения сенсоров;6 - unified sockets for connecting sensors;
7 - адаптер;7 - adapter;
8 - модуль преобразований;8 - conversion module;
9 - модуль архивации;9 - archiving module;
10 - перепрограммируемый вычислительный модуль;10 - reprogrammable computing module;
11 - база данных;11 - database;
12 - база правил;12 - the rule base;
13 - модуль интерпретации данных;13 - data interpretation module;
14 - шина данных;14 - data bus;
15 - приемник спутниковой навигационной системы;15 - receiver of a satellite navigation system;
16 - модуль ввода-вывода;16 - input-output module;
17 - GSM/GPRS терминал;17 - GSM / GPRS terminal;
18 - преобразователь USB;18 - USB converter;
19 - преобразователь Wi-Fi;19 - Wi-Fi converter;
20 - преобразователь Ethernet;20 - Ethernet converter;
21 - преобразователь RS 485;21 - RS 485 converter;
22 - преобразователь волоконно-оптической линии связи (ВОЛС);22 - Converter optical fiber communication line (FOCL);
23 - модуль электроснабжения;23 - power supply module;
24 - антенна спутниковой навигационной системы;24 - antenna satellite navigation system;
25 - GSM/GPRS антенна;25 - GSM / GPRS antenna;
26 - порт/разъем USB;26 - port / USB connector;
27 - Wi-Fi антенна;27 - Wi-Fi antenna;
28 - порт/разъем RJ45;28 - port / RJ45 connector;
29 - порт/разъем RS 485;29 - port / connector RS 485;
30 - порт/разъем оптический;30 - port / connector optical;
31 - разъем подключения внешнего источника электроснабжения.31 - connector for connecting an external power source.
В соответствии с заявляемым способом, до начала осуществления измерений выполняют следующие операции:In accordance with the claimed method, before starting measurements, the following operations are performed:
- определяют количество требуемых для измерения физических величин, количество необходимых для осуществления измерений сенсоров, формируют задание на проведение измерений, подключают сенсоры 2/1-2/N к унифицированным гнездам 6 адаптера 7, производят адресацию сенсоров, привлекаемых для решения задач;- determine the number of physical quantities required for the measurement, the number of sensors required for the measurement, form a measurement task, connect the
- вводят в базу данных 11 перепрограммируемого вычислительный модуля 10 номера измеряемых физических величин 1/1-1/N, код цифрового идентификатора каждого подключаемого сенсора 3/1-3/N, значения установленных границ допуска измеряемых физических величин;- enter the
- вводят в базу правил 12 перепрограммируемого вычислительного модуля 10, задание на проведение измерений, в содержание которого включают: совокупность требуемых для измерений физических величин, правила и процедуры оценивания измеренных значений, правила формирования безразмерных показателей соответствия/несоответствия полученных оценок установленным значениям границ интервалов, правила формирования и представления сообщения о результатах измерений в виде матрицы безразмерных показателей соответствия, правила интерпретации в модуле интерпретации данных 13 матрицы-задания на изменение состава и содержания правил оценивания измеренных значений, правила дистанционного изменения состава и содержания базы данных 11 и базы правил 12, правила формирования управляющих сигналов.- enter into the base of rules 12
В процессе функционирования МСИД осуществляют опрос подключенных сенсоров 2/1-2/N в соответствии с порядком, установленным в задании, с выходов сенсоров 2/1-2/N получают измерительную информацию 5/1-5/N и передают ее на информационный вход преобразователя 8 адаптера 7 с цифровыми кодами идентификаторов 4/1-4/N, осуществляют преобразование полученной информации в требуемую форму, и с выхода преобразователя 8 по шине данных 14 передают преобразованные данные с кодами идентификаторов сенсоров на вход модуля интерпретации данных 13, где производят оценивание измеренных значений физических величин, сравнивают фактические (оцененные) значения с допустимыми значениями, вычисляют значения безразмерных показателей соответствия (несоответствия) установленным нормам, формируют матрицу безразмерных показателей соответствия, в элементах которой располагают безразмерные значения вычисленных показателей, формируют команды и управляющие сигналы периферийным устройствам.During the operation of the MSID, the
Посредством антенны спутниковой навигационной системы 25 приемника спутниковой навигационной системы 15 получают навигационные сигналы, передают по шине данных 14 в перепрограммируемый вычислительный модуль 10 с целью временной синхронизации информационного обмена между МСИД и периферийными устройствами.Using the antenna of the
Результаты измерений в виде сформированной матрицы безразмерных показателей соответствия с выхода модуля интерпретации данных 13 по шине данных 14 передают на вход модуля архивации 9 для осуществления архивирования результатов измерений и сформированных сообщений и управляющих сигналов, а также на вход модуля ввода-вывода информационных сообщений 16.The measurement results in the form of a matrix of dimensionless conformance indicators from the output of the
В модуле ввода-вывода 16 информационное сообщение о результатах измерений преобразуют и передают на указанные в задании периферийные устройства по соответствующим каналам связи:In the input-
- преобразователь GSM/GPRS 17 и антенну 26;- GSM /
- преобразователь USB 18 и порт-разъем 27;-
- преобразователь Wi-Fi 19 и соответствующий ему антенну 28;- a Wi-
- преобразователь Ethernet 20 и порт-разъем 29;-
- преобразователь RS 485 21 и порт-разъем 30;- RS 485 21 converter and port-
- преобразователь волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) 22 и порт-разъем 31.- Converter optical fiber communication lines (FOCL) 22 and
В процессе функционирования МСИД, на основе комплексного анализа полученных результатов измерений совокупности физических величин, в том числе характеризующих состояние самого МСИД, а также при необходимости адаптации функциональных возможностей МСИД к возникающим изменениям внутренних и внешних факторов воздействий, изменяют задание на проведение измерений и оценивание соответствия фактических значений совокупности физических величин заданным. В соответствие с возникшей ситуацией, формируют новую матрицу-задание на изменение состава участвующих в измерениях сенсоров, содержания процедур обработки измеренных значений и формирования сообщений и управляющих сигналов состоянием МСИД. Вновь сформированную матрицу-задание дистанционно через соответствующие преобразователям 17-22 порты-разъемы 26, 28, 29 и 30 или антенные устройства 25 и 27, вводят в модуль ввода-вывода 16 и передают по шине данных 14 в модуль архивации 9 для осуществления архивирования полученного измененного задания, а также в модуль интерпретации данных 13 перепрограммируемого вычислительного модуля 10. В модуле интерпретации данных 13 полученную матрицу-задание расшифровывают в соответствии с правилами, введенными в базу правил 12, производят настройку состава задействованных в измерениях сенсоров и содержания процедур обработки измеренных значений, формирования сообщений и управляющих сигналов состоянием МСИД.During the operation of the ISID, on the basis of a comprehensive analysis of the obtained measurement results of the totality of physical quantities, including those characterizing the state of the ISID itself, as well as if it is necessary to adapt the functionality of the ISID to the occurring changes in the internal and external factors of influence, the task for taking measurements and assessing the compliance of actual values of the set of physical quantities given. In accordance with the situation that has arisen, a new task matrix is being formed to change the composition of the sensors involved in the measurements, the content of the processing of the measured values and the formation of messages and control signals by the state of the MSID. The newly formed task matrix remotely through the corresponding port converters 17-22 ports-
Затем осуществляют опрос подключенных сенсоров 2/1-2/N в соответствии с порядком, установленным в новом, полученном задании.Then carry out a survey of the
Модуль электроснабжения 23 обеспечивает энергообеспечение всех элементов МСИД как в режиме подключения к стандартным бытовым электросетям через разъем подключения внешнего источника электроснабжения 32, так и в режиме автономного энергообеспечения за счет встроенных аккумуляторов 24, обеспечивающих функционирование всех систем МСИД в течение требуемого периода времени.The
В отличии от прототипа, предлагаемый способ и МСИД позволяют проводить:In contrast to the prototype, the proposed method and MSID allow to carry out:
- одновременное измерение одним мультисенсорным интеллектуальным датчиком разнородных/однородных физических величин сенсорами, определенными заданием для проведения измерений на данном интервале времени;- simultaneous measurement by a multisensor intelligent sensor of heterogeneous / homogeneous physical quantities by sensors determined by the task for taking measurements on a given time interval;
- оценивание значений совокупности измеренных физических величин в соответствии с заданием, формируя матрицу безразмерных показателей соответствия совокупности значений измеренных разнородных физических величин установленным нормам;- assessment of the values of the set of measured physical quantities in accordance with the task, forming a matrix of dimensionless indicators of compliance of the set of values of the measured heterogeneous physical quantities with established standards;
- интерпретацию полученной матрицы безразмерных показателей соответствия для формирования в соответствии с заданием сообщений, содержащих команды и управляющие сигналы для периферийных устройств;- interpretation of the resulting matrix of dimensionless compliance indicators for the formation in accordance with the task of messages containing commands and control signals for peripheral devices;
- информационный обмен между мультисенсорным интеллектуальным датчиком с указанными в задании периферийными устройствами и иными средства автоматизации через модуль ввода-вывода по каналам связи в заданном формате с целью передачи результатов измерений и получения матрицы-задания на изменение состава и содержания процедур обработки измеренных значений и выработки сообщений, команд и сигналов управления.- information exchange between a multisensor smart sensor with peripheral devices and other means of automation specified in the task through the input-output module via communication channels in the specified format in order to transmit measurement results and obtain a task matrix for changing the composition and content of the processing of measured values and generating messages , commands and control signals.
Таким образом, совокупность существенных признаков предлагаемого способа измерения разнородных физических величин проявляет новые свойства способа, заключающиеся в том, что в мультисенсорных датчиках обеспечивается возможность оперативно и целенаправленно варьировать количеством измеряемых разнородных физических величин и количеством измерений, оперативно производить требуемые измерения и оценивать совокупность измерительной информации, по результатам оценивания формировать управляющие сигналы для периферийных устройств, дистанционно изменять задания МСИД на проведение измерений на следующих периодах времени, формировать сообщения о результатах измерений в виде матрицы безразмерных показателей соответствия/несоответствия фактических значений физических величин заданным границам допусков, что обеспечивает снижение количества передаваемой информации и закрытие информации от несанкционированного доступа.Thus, the set of essential features of the proposed method for measuring heterogeneous physical quantities exhibits new properties of the method, namely, that multi-sensor sensors provide the ability to quickly and purposefully vary the number of measured heterogeneous physical quantities and the number of measurements, quickly make the required measurements and evaluate the totality of the measurement information, according to the results of evaluation, generate control signals for peripheral devices, dis tantionally change the MSID tasks for taking measurements at the following time periods, generate messages on the measurement results in the form of a matrix of dimensionless indicators of compliance / mismatch of the actual values of physical quantities with the specified tolerance limits, which ensures a reduction in the amount of information transmitted and the information is closed from unauthorized access.
Указанные свойства существенно расширяют функциональные возможности МСИД и способа измерения разнородных физических величин с его помощью.These properties significantly expand the functionality of MSID and a method for measuring heterogeneous physical quantities with its help.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, идентичных всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют.The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues, characterized by a set of features identical to all the features of the proposed technical solution, are absent.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
1. ГОСТ Р 8.673-2009 «Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные», пункт 3.4.1. GOST R 8.673-2009 "Intelligent sensors and intelligent measuring systems", paragraph 3.4.
2. Патент на изобретение, Россия, №2300745, МПК G01L 9/04, 2007.2. Patent for invention, Russia, No. 2300745,
3. Патент на изобретение, Россия, №2126995, МПК G08C 19/02, 1999.3. Patent for invention, Russia, No. 2126995,
4. Патент на изобретение, Россия, №2515079 от 10.05.2014.4. Patent for invention, Russia, No. 2515079 dated 05/10/2014.
5. ГОСТ Р 50779.21-2004. Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. Часть 1. Нормальное распределение.5. GOST R 50779.21-2004. Statistical methods. Definition rules and methods for calculating statistical characteristics from sample data.
6. Патент на изобретение, Россия №2574083 от 06.03.2014.6. Patent for invention, Russia No. 2574083 dated 03/06/2014.
ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБАEXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF THE METHOD
Для оценивания состояния объекта ЖКХ служба эксплуатации применяет мультисенсорный интеллектуальный датчик.To assess the state of the housing and communal services object, the operation service uses a multi-sensor intelligent sensor.
До начала осуществления измерений формируют задание на проведение измерений, а именно:Before the start of the measurements, a task for the measurement is formed, namely:
1) определяют тип и количество требуемых для измерения значений физических величин 1/1-1/11:1) determine the type and quantity required for measuring the values of
- 1/1 - напряжение поступающей электроэнергии на вводе в щитовую объекта;- 1/1 - voltage of incoming electricity at the input to the switchboard facility;
- 1/2 - температура горячей воды, поступающей на ввод теплового пункта;- 1/2 - the temperature of the hot water entering the input of the heat point;
- 1/3 - давление горячей воды, поступающей на ввод теплового пункта;- 1/3 - pressure of hot water supplied to the input of the heat point;
- 1/4 - температура корпуса насоса подкачки системы отопления объекта;- 1/4 - temperature of the pump housing of the booster pump of the heating system of the facility;
- 1/5 - температура воздуха в теплообменнике системы приточной вентиляции;- 1/5 - air temperature in the heat exchanger of the supply ventilation system;
- 1/6 - температура воздуха в помещении объекта;- 1/6 - air temperature in the facility;
- 1/7 - влажность в помещении объекта;- 1/7 - humidity in the facility;
- 1/8 - концентрация CO2 в помещении объекта;- 1/8 - concentration of CO 2 in the premises of the object;
- 1/9 - давление в системе приточной вентиляции;- 1/9 - pressure in the supply ventilation system;
2) производят подключение требуемых сенсоров 2/1-2/9 к унифицированным гнездам 6 адаптера 7 и их адресацию;2) connect the required
3) вводят в базу данных 11 перепрограммируемого вычислительного модуля 10 через интерфейс:3) enter into the
- номера измеряемых физических величин 1/1-1/9;- numbers of measured
- код цифрового идентификатора каждого подключаемого сенсора 3/1-3/9;- code of digital identifier of each
- значения границ интервалов допустимых значений измеряемых физических величин 1/1-1/9, например: величина 1/6 (температура воздуха в помещении) должна быть не ниже 16°С и не выше 22°С, величина 1/7 (влажность в помещении) должна быть не ниже 40% и не выше 85%, величина 1/8 (концентрация CO2 в помещении) должна быть не выше 800 ppm (0,08%) и т.д.;- the values of the boundaries of the intervals of permissible values of the measured
8) вводят в базу правил 12 перепрограммируемого вычислительный модуля 10 через интерфейс сформированные правила и процедуры, а также правила интерпретации в модуле интерпретации данных 13 матрицы-задания на изменение состава и содержания правил оценивания измеренных значений, правила дистанционного изменения состава и содержания базы данных 11 и базы правил 12, правила формирования управляющих сигналов;8) the generated rules and procedures are entered into the rule base 12 of the
9) в процессе функционирования формируют и вводят в базу правил 12 задание на проведение измерений на временной период Т1, например:9) in the process of functioning, they form and enter into the rule base 12 a task for taking measurements for the time period T1, for example:
- измерить физическую величину 1/6 сенсором 2/6;- measure the
- измерить физическую величину 1/8 сенсором 2/8;- measure the
- измерить физическую величину 1/7 сенсором 2/7;- measure the
10) осуществляют опрос подключенных сенсоров 2/6, 2/7 и 2/8;10) carry out a survey of
11) в преобразователе 8 адаптера 7 измерительную информацию 5/6, 5/7 и 5/8 преобразуют в требуемый цифровой код, осуществляют привязку измерительной информации к цифровым идентификаторам соответствующих сенсоров 5/6+4/6, 5/7+4/7 и 5/8+4/8, передают преобразованную информацию с выхода преобразователя 8 по шине данных 14 на вход модуля интерпретации данных 13;11) in the
12) в модуле интерпретации данных 13 производят следующие операции (пример для физической величины 1/6 - температура воздуха в помещении объекта):12) in the
- оценивают значений измеренных физических величин:- evaluate the values of the measured physical quantities:
- сравнивают фактическую (оцененную) величину измеренных значений и значения границ допустимого интервала физической величины 1/6 по правилу , где в соответствии с заданными интервалами а 16≤20,56≤22;- compare the actual (estimated) value of the measured values and the values of the boundaries of the allowable interval of the
- формируют безразмерный показатель соответствия фактических и допустимых значений физической величины 1/6 по правилу- form a dimensionless indicator of compliance with the actual and permissible values of the
соответственно при 16≤20,56≤22 respectively, at 16≤20.56≤22
- формируют сообщение с результатами проведенных измерений заданной совокупности физических величин в виде матрицы безразмерных показателей соответствия (несоответствия) значениям границ заданных допустимых интервалов, например:- form a message with the results of measurements of a given set of physical quantities in the form of a matrix of dimensionless indicators of conformity (mismatch) to the values of the boundaries of the specified allowable intervals, for example:
это означает, что физические величины 1/6 (температура в помещении) и 1/7 (влажность в помещении) находятся в границах допуска в период измерений, а среднее значение параметра физической величины 1/8 (концентрация CO2 в помещении) за период измерений превысило верхнюю границу допуска и составил 984 ppm, вместо допустимых 800 ppm. Результаты измерений в виде сформированной матрицы безразмерных показателей соответствия:this means that the
- интерпретируют в модуле интерпретации данных 13 с целью формирования управляющего воздействия на периферийные устройства, например: автоматически выдается сигнал на включение системы вентиляции помещения;- interpreted in the
- передают с выхода модуля интерпретации данных 13 по шине данных 14 на вход модуля ввода-вывода информационных сообщений 16.- transmit from the output of the
В модуле ввода-вывода 16 информационное сообщение о результатах измерений преобразуют и передают на указанные в задании периферийные устройства по соответствующим каналам связи.In the input-
В соответствии с возникшей ситуацией формируют новую матрицу-задание на изменение состава участвующих в измерениях сенсоров, содержания процедур обработки измеренных значений и формирования сообщений и управляющих сигналов состоянием МСИД. Вновь сформированную матрицу-задание дистанционно, по каналам связи вводят в модуль ввода-вывода 16 и передают по шине данных 14 в модуль архивации 9 для осуществления архивирования полученного измененного задания, а также в модуль интерпретации данных 13 перепрограммируемого вычислительного модуля 10. В модуле интерпретации данных 13 полученную матрицу-задание интерпретируют в соответствии с правилами, введенными в базу правил 12, производят настройку состава задействованных в измерениях сенсоров и содержания процедур обработки измеренных значений и формирования сообщений и управляющих сигналов состоянием МСИД.In accordance with the situation that has arisen, a new task matrix is being formed to change the composition of the sensors involved in the measurements, the content of the processing of the measured values and the generation of messages and control signals by the state of the MSID. The newly formed task matrix is remotely input via the communication channels to the input /
Затем осуществляют опрос подключенных сенсоров 2/1-2/N в соответствии с порядком, установленным в новом, полученном задании.Then carry out a survey of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116750A RU2626034C1 (en) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Method of measuring different physical values |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116750A RU2626034C1 (en) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Method of measuring different physical values |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2626034C1 true RU2626034C1 (en) | 2017-07-21 |
Family
ID=59495671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016116750A RU2626034C1 (en) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Method of measuring different physical values |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2626034C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU214717U1 (en) * | 2022-04-25 | 2022-11-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Кс2 Инжиниринг" | GAS ENGINE FUEL VOLUME SENSOR |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6134485A (en) * | 1999-02-18 | 2000-10-17 | The Boeing Company | System and method for measuring physical parameters using an integrated multisensor system |
| US20070018890A1 (en) * | 2005-07-22 | 2007-01-25 | Kulyukin Vladimir A | Multi-sensor wayfinding device |
| CN202058039U (en) * | 2011-04-23 | 2011-11-30 | 山东电力研究院 | Combined positioning system for substation intelligent inspection robot with integrated multi-sensors |
| RU2515079C2 (en) * | 2012-05-03 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) | Method to measure pressure and intelligent pressure sensor on its basis |
| RU152059U1 (en) * | 2013-04-30 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | DEVICE FOR EXPRESS CONTROL OF THE GAS MEDIA COMPOSITION |
| US9134151B2 (en) * | 2009-09-16 | 2015-09-15 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess-und Regeltechnik mbH + Co. KG | Method for operating a sensor in a multisensor system, especially in a field device in the form of a measuring device for process automation technology, and sensor for performing the method |
-
2016
- 2016-04-28 RU RU2016116750A patent/RU2626034C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6134485A (en) * | 1999-02-18 | 2000-10-17 | The Boeing Company | System and method for measuring physical parameters using an integrated multisensor system |
| US20070018890A1 (en) * | 2005-07-22 | 2007-01-25 | Kulyukin Vladimir A | Multi-sensor wayfinding device |
| US9134151B2 (en) * | 2009-09-16 | 2015-09-15 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess-und Regeltechnik mbH + Co. KG | Method for operating a sensor in a multisensor system, especially in a field device in the form of a measuring device for process automation technology, and sensor for performing the method |
| CN202058039U (en) * | 2011-04-23 | 2011-11-30 | 山东电力研究院 | Combined positioning system for substation intelligent inspection robot with integrated multi-sensors |
| RU2515079C2 (en) * | 2012-05-03 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) | Method to measure pressure and intelligent pressure sensor on its basis |
| RU152059U1 (en) * | 2013-04-30 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | DEVICE FOR EXPRESS CONTROL OF THE GAS MEDIA COMPOSITION |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU214717U1 (en) * | 2022-04-25 | 2022-11-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Кс2 Инжиниринг" | GAS ENGINE FUEL VOLUME SENSOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102680935B (en) | Intelligent current transformer system for online precision monitoring | |
| US20160147244A1 (en) | Test Bed Platforms for Advanced Multi-Stage Automation and Control for Smart and Micro Grid | |
| CN104075744A (en) | Automatic calibration system for remote-measuring equipment | |
| CN114139382A (en) | Calibration method, system and storage medium of analog quantity basic module | |
| EP3563202B1 (en) | A device and method for verification of field devices | |
| CN107947967B (en) | A plug-and-play online state detection system for high-voltage equipment | |
| US9020768B2 (en) | Two-wire process control loop current diagnostics | |
| RU2626034C1 (en) | Method of measuring different physical values | |
| CN114814706B (en) | Test device and method for online self-calibration of transformer | |
| EP3125393B1 (en) | A method for automatically associating a module to a corresponding inverter, and related module and power generation system | |
| Malar et al. | Development of smart transducers with IEEE 1451.4 standard for Industrial automation | |
| CN106153250B (en) | A kind of the input signal automated calibration system and method for pressure transmitter | |
| CN118817121B (en) | Parameter correction system for secondary measurement equipment | |
| JP2015091170A (en) | Status detection program of distributed power source, recording medium, monitoring terminal and communication apparatus | |
| CN102353467B (en) | System and method for verifying detection accuracy of internal core temperature of chip | |
| CN119291586A (en) | Battery charging and discharging equipment detection system, method, equipment and storage medium | |
| CN112650068A (en) | Household fault detection method and device based on intelligent current sensor | |
| CN109459720A (en) | A kind of method and system for Standard of Monitoring power meter group Plays table exception | |
| CN117805672A (en) | Distribution line fault diagnosis method and system | |
| CN107238754B (en) | A method and device for detecting electricity | |
| CN113899462A (en) | Temperature measurement method, temperature measurement circuit and temperature measurement device | |
| CN118641061B (en) | Main variable temperature transmitter calibrator, calibration method and calibration device thereof | |
| CN209372197U (en) | Flowmeter Verification System | |
| US11681597B2 (en) | Anomaly detection method and system for process instrument, and storage medium | |
| CN116576904B (en) | Sensor testing method and device, electronic equipment and computer readable storage medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190429 |



