УДК 004

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ УРОВНЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ХРАНИЛИЩЕ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

Мурашкин Евгений Валерьевич
Пензенский государственный технологический университет
студент факультета информационных и образовательных технологий

Аннотация
Рассматриваются отдельные проблемы построения информационной системы контроля уровня сыпучих материалов в хранилище с распределенной структурой. Приводится результаты концептуального моделирования системы средствами языка UML и предложения по использованию элементной базы отечественного производства при её реализации.

Ключевые слова: Информационные системы контроля сыпучих материалов, системы сбора данных


INFORMATION SYSTEM LEVEL CONTROL OF BULK MATERIALS IN THE REPOSITORY WITH DISTRIBUTED STRUCTURE

Murashkin Eugene Valeryevich
Penza State Technological University
student of the Faculty of Information and Educational Technology

Abstract
Separate problems of creation of the information monitoring system of level of bulks in storage with the distributed structure are considered. It is given results of conceptual modeling of system by means of the UML language and the offer on use of element base of a domestic production at its realization.

Keywords: Information monitoring systems of bulks, systems of data collection, UML modeling, UML моделирование


Библиографическая ссылка на статью:
Мурашкин Е.В. Информационная система контроля уровня сыпучих материалов в хранилище с распределенной структурой // Современная техника и технологии. 2015. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/08/7711 (дата обращения: 27.05.2017).

Актуальность темы обусловлена интересом к автоматизации процесса контроля сыпучих материалов в хранилищах с распределенной структурой. Одной из основных технических задач, связанных с разработкой информационных систем в данной области, является построение подсистемы сбора данных. Важным аспектом её решения на сегодняшний день является использование отечественной элементной базы при построении аппаратной части.

При создании распределенных географически информационных систем появляются сложности, которые существенно отличаются от тех проблем, которые встречаются при создании локальных проектов «нижнего» уровня — автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) и систем уровня управления предприятием (ERP). В ходе работы возникают вопросы, связанные с организацией каналов передачи данных между поставщиками данных: контроллеров; устройство сбора и передача данных (УСПД); устройство связи с объектом (УСО) и между иерархическими уровнями системы, которые часто разделены на сотни километров. Как часто бывает – существующие каналы связи не отличаются качеством и надёжностью, а построение специализированных линий передачи данных невозможно по экономическим причинам. Из этого можно сделать вывод, что программное обеспечение (ПО), отвечающее за обмен информацией между объектами системы, должно устойчиво передавать информацию больших объёмов по низкоскоростным линиям. Так же автоматически реагировать на часто возникающие ошибки и разрывы связи. Если имеющиеся каналы перестают функционировать или добавляются к системе новые, то ПО должно самостоятельно осуществлять выбор наиболее коротких маршрутов передачи данных [1].

Следующий вопрос возникает при выборе стандарта передачи данных.

Стандарт для передачи данных быть:

1) открытым;

2) широко распространённым;

3) поддерживаемым большинством независимых разработчиков;

4) поддерживаемым оборудованием;

5) поддерживаемым программным обеспечением.

Для транспортного уровня подходит протокол TCP/IP, но с протоколом верхнего уровня ситуация остаётся под вопросом. Идеальным решением было бы использование одного и того же протокола на всех уровнях системы.

При проектировании ИС важным этапом является разработка UML-моделей в виде набора диаграмм, которые позволяют описать систему со всех точек зрения, подчеркивая аспекты её поведения. Так же они просты для чтения, позволяют вводить собственные текстовые и графические стереотипы [2,3].

На предприятии доступ к системе будет у работников с должностями «оператор» и «администратор-технолог». Каждый выполняет определенный круг работы: оператор отвечает за контроль работы датчиков и заполнениями ёмкости, администратор-технолог же ответственен за настройки подсистемы управление, а также имеет контроль над базой данных (БД). В БД будет ввестись определенный учёт по таким параметрам, как аккаунт, журнал архив, статистика.

Администратор-технолог отвечает за регистрацию новых пользователей для доступа в систему, вся информации и будет храниться графе БД «Аккаунт».

Графа «Журнал архив» включает в себя такую информацию, как время подключения пользователя к системе, а также описаны его действия и привнесенные изменения, которые изменяют работу и поведение системы.

Графа «Статистика» позволяет просмотреть результаты работы по тем или иным запросам в процентном соотношении (рисунок.1).

Рисунок 1 – диаграмма прецендентов

На рисунке 2 приведена UML-диаграмма развёртывания информационной системы контроля уровня сыпучих материалов в хранилище с распределенной структурой.

Рисунок 2 – диаграмма развёртывания

Для обеспечения необходимого уровня качества информационной системы развертывание данной системы реализуется комплексом мероприятий по моделированию, проектированию и последующей настройки параметров оборудования. Для систем сбора и мониторинга данных (какой является разрабатываемая система) одними из самых важных являются темпоральные параметры.

Для подавляющего большинства предметных областей разрабатываемая ИС система состоит из трёх основных элементов: объект измерения (например, цистерна) с установленным на них датчиком; устройство обработки сигналов от датчиков (УСПД); управляющего сервера и хранилища данных с программным обеспечением для контроля процесса измерения и визуализации результатов измерений.

Материалы, заполняющие объекты измерения, а, следовательно, и типы датчиков, могут отличаться. Датчики могут иметь цифровой и аналоговый выход. Датчики, например, работающие по цифровому протоколу Modbus, могут быть подключены по общей шине. Другие датчики, например, с аналоговым выходом, подключаются к УСПД независимо (рисунок 3).


Рисунок 3 – схема разрабатываемой системы

Для системы в качестве датчика был использован радарный уровнемер «БАРС322МИ». Он служит для постоянного бесконтактного измерения уровня различных жидких и сыпучих сред.

Датчик выполняет измерения соотношения заполнения материалом ёмкости. Затем датчик подаёт сигнал в УСПД, где там происходит обработка сигнала для дальнейшей его передачи в центр сбора данных. При ошибке передачи сигнала, запрос будет повторяться, пока не будет получен «ответ». После всей этой «процедуры» центр сбора данных отображает данные на дисплее компьютера оператора. Оператор в любой момент может сделать запрос в систему.

Из рассмотренных аналогов УСПД были сделаны выводы, что существующие модели слишком дорого стоят, так же имеют совсем ненужный для проектируемой подсистемы функционал. Например, нет потребности в интерфейсе USB.

Для реализации УСПД выбраны интерфейсы RS-485 и GPRS, которые позволяют подключить данное устройство к датчику и серверу, передавая или принимая при этом данные.

Роль центрального процессорного устройства исполняет микропроцессор MCp042R100102. Он создан на базе российской мультиклеточной архитектуры и имеет в своем составе процессорное ядро российской разработки.

Микропроцессор является процессором общего назначения и может использоваться в промышленности, а также как составной компонент в космическом бортовом оборудовании, требующем развитой периферии.

В качестве запоминающего устройства будет использована устройство флеш-памяти.

В качестве GPRS-модема будет использована модель WISMO228, которая разработана канадской компанией Sierra Wireless.

При необходимости измерения выходных сигналов датчиков с высокой точность (16 и более разрядов), в составе УСПД могут быть реализованы интегрирующие аналого-цифровые преобразователи сигма-дельта архитектуры [4-7], на базе известных схем [Хоровиц, Хилл], имеющих отечественные аналоги. Указанные решения обеспечивают получение разрешения на уровне прецизионных зарубежных микросхем сигма-дельта АЦП, структурно-алгоритмическим путем, без использования элементов, требующих сложного технологического процесса производства, не доступного отечественным разработчикам. Кроме того, при таком подходе могут быть устранены отдельные недостатки серийно выпускаемых микросхем сигма-дельта АЦП [8].

Можно подчеркнуть, что подобная подсистема, разработанная на основании отечественных элементов, имеет место для существования в технолого-промышленной отрасли.

Для ведения технологических процессов большое значение имеет контроль за уровнем жидкостей и твердых сыпучих материалов в производственных аппаратах.

Разработанные концептуальные модели в виде UML диаграмм позволяют понять принцип работы и визуально представить саму структуру ИС. В рамках решения задачи применения отечественной элементной базы при реализации системы сбора данных ИС, удалось найти почти все элементы, кроме GPRS-модема. Проведенный анализ рынка показал, что на данный момент качественных отечественных элементов беспроводного канала связи нет.


Библиографический список
  1. Баталин Г., Васютинский В. Создание распределенных систем сбора данных на основе стандарта ОРС // Современные технологии автоматизации. – 2005. – № 2. – С. 84-87.
  2. Мурашкина Е.Н., Михеев М.Ю. Графическое представление структурных взаимосвязей логических и физических моделей информационной системы сейсмомониторинга // Современные информационные технологии. – 2013. – № 18. – С. 78-84.
  3. Мурашкина Е.Н., Жашкова Т.В. Идентификация критических состояний системы мониторинга и контроля // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-2. – С. 62.
  4. Юрманов В.А., Пискаев К.Ю., Куц А.В. Реализации передискретизации в ΣΔ-АЦП на непрерывных интеграторах // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. – 2014 – №1(25). – С.113 – 121.
  5. Пискаев К.Ю., Подшивалов В.С. Алгоритм адаптивной обработки для ΣΔ-АЦП на основе метода кодирования Лемпеля-Зива-Велча // Молодой ученый. – 2011. – №9. – С. 48 – 53.
  6. Куц А.В., Пискаев К.Ю., Юрманов В.А. Реализация весового интегрирования в высокоточных интегрирующих АЦП // Вопросы радиоэлектроники. – 2010. – Т. 3. – № 5. – С. 157 – 165.
  7. Хоровиц П. Хилл У. Искусство схемотехники. В 2-х томах. Т.1. Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – с. 598.
  8. Пискаев К.Ю. Анализ проблемы повышения точности интегрирующих аналого-цифровых преобразователей // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2013. – №1(37). – С. 227 – 230.


Все статьи автора «Мурашкин Евгений Валерьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: