Za przewody dziękujemy!

Andrzej Łobzowski, Wojciech Szkolnikowski
LAB-EL Elektronika Laboratoryjna S.J.

Artykuł publikowany w pismach:

• POMIAR nr 6 (80)/2014
• UTRZYMANIE RUCHU+DIAGNOSTYKA nr 4 (9)/2014
• ENERGETYKA & ELEKTROTECHNIKA nr 4 (30)/2014

Monitoring klimatu z transmisją przewodową

Firma LAB-EL posiada bogate doświadczenie w aplikacjach systemów monitoringu warunków środowiskowych w różnego rodzaju pomieszczeniach. Opracowany w firmie system transmisji przewodowej S300, polegający na przekształcaniu sygnałów analogowych na cyfrowe, a następnie transmisja takich sygnałów poprzez zwykłą skrętkę telefoniczna na duże odległości, jest znany i uznany jako swoisty standard, a duża niezawodność takich systemów czyni firmę jednym z czołowych ich dostawców

Czujniki pomiarowe, głównie termohigrometry czy termometry, są montowane w celu monitoringu warunków środowiskowych w wielkich halach magazynów czy hurtowni. Podłączane są do tzw. koncentratorów (urządzeń zapamiętujących historię procesów pomiarowych i zdarzeń systemowych) za pomocą przewodów elektrycznych. Instalacje przewodowe są jednak dość drogie, a o ich cenie decyduje nie tylko materiał i użyty osprzęt, ale prace pomocnicze np. przejścia przez ściany, przebicia stropów, układanie korytek, rurek, itp. Systemy  zbudowane w oparciu o instalacje przewodowe mają niezaprzeczalne zalety: są niezawodne i łatwe w konserwacji (przewody można „przedzwonić”, aby stwierdzić ich ciągłość elektryczną). Jednak coraz częściej podczas omawiania z klientami sposobu realizacji systemów monitoringu warunków środowiskowych, spotykamy niechęć do instalacji przewodowych, które „usztywniają” system i znacząco podnoszą koszty związane z jego realizacją.

Monitoring klimatu z transmisją bezprzewodową

Bezprzewodowość czyni systemy pomiarowe mobilnymi. Są to cechy nie tylko nowoczesności, a przede wszystkim prostoty rozmieszczenia i swobodnego przenoszenia przyrządów w monitorowanej przestrzeni, ograniczonej jednak stosunkowo niewielkim zasięgiem fal radiowych nadajników o małej mocy (rzędu kilku mW).

Jakiś czas temu opisywaliśmy nasz system radiowy nazwany E-Wave, który działa i sprawdza się w przestrzeni radiowej dużych hal magazynowych firm logistycznych. Działa on w paśmie 433 MHz. Przyrządy tworzące taki system, to termohigrometry lub termometry rodziny LB-525 oraz odbiorniki sygnałów LB-526 z interfejsem USB czy też moduły LB-499-ELWAVE wbudowywane do koncentratorów danych pomiarowych LB-480. Systemy te są nadal oferowane i cieszą się dużym zainteresowaniem wielu klientów.

W ostatnich latach daje jednak się zauważyć dynamiczny wzrost urządzeń wyposażonych w bezprzewodowe interfejsy Bluetooth czy Wi-Fi. Każdy telefon komórkowy, tablet, laptop, posiadają możliwość komunikowania się w tych systemach. O ile standard Bluetooth dotyczy bezpośredniej komunikacji pomiędzy urządzeniami znajdującymi się w bliskim zasięgu, np. klawiatury, myszki, o tyle standard Wi-Fi dotyczy komunikacji na większe odległości poprzez punkty dostępowe (ang. accesspoint). W oparciu o Wi-Fi budowane są sieci do komunikacji radiowej, lokalne WLAN oraz rozległe WAN. Przepustowość w takich sieciach dochodzi do 300 Mb/s przy transmisji w paśmie częstotliwości 2,4 GHz lub 5 GHz.

Monitoring klimatu z czujnikami z Wi-Fi

Firma LAB-EL opracowała nowy model termohigrometru LB-523 i termometru LB-523T wyposażonych w interfejs sieciowy Wi-Fi. Oba przyrządy zasilane są bateryjnie (z dwu ogniw AA baterii alkalicznych lub akumulatorków NiMH). Dzięki odpowiedniej konstrukcji mikromocowej układu elektronicznego i oszczędnemu wykorzystywaniu interfejsu Wi-Fi, jeden nowy komplet baterii powinien wystarczyć na ponad rok pracy urządzenia. Każdy przyrząd posiadaja własną dużą pamięć z możliwością zapisu ponad 30 tysięcy punktów pomiarowych dla termometru i 15 tysięcy dla termohigrometru. Konfiguracja zadanych progów alarmowych, częstotliwości zapisu danych oraz ich odczyt z pamięci są dokonywane poprzez interfejs Wi-Fi. Aktualizacja oprogramowania przyrządów i ich podstawowe ustawienia sprzętowe charakterystyczne dla interfejsu Wi-Fi (SSID, hasło, adres odbiorcy danych) są programowane poprzez dodatkowy port USB. Cała obsługa przyrządów jest realizowana przy pomocy programu klienta  LBX (rys. 1).

Rys. 1. Okno pomiarów i konfiguracji urządzeń LB-523 w programie klienta LBX

Serwer „Proxy” – „chmura” z danymi

Router Wi-Fi tworzy punkt dostępu, po połączeniu z którym, przyrządy serii LB-523 są mają dostęp do sieci internetowej (rys. 2). Router może być podłączony do Internetu kablowo poprzez port Ethernet bądź za pośrednictwem modemów telefonii komórkowej. Dane poprzez sieć są transmitowane do serwera pośredniczącego „Proxy”, który dzięki posiadaniu adresu publicznego, umożliwia udostępnianie danych w Internecie. Za pośrednictwem serwera „Proxy” i odpowiedniego oprogramowania może być realizowana funkcja „chmury”, czyli serwera wirtualnego.

Rys. 2   Poglądowy schemat realizacji systemów pomiarowych z termohigrometrami Wi-Fi

Dane z „Proxy” są pobierane przez serwer programu LBX i są zapisywane w archiwalnej bazie danych. Program serwera LBX realizuje także obsługę wszystkich sygnałów alarmowych, wysyła SMS-y i emaile z komunikatami o zaistniałych przekroczeniach kontrolowanych progów alarmowych.

Serwer programu LBX posiada dodatkowo wbudowaną obsługę stron WWW (rys. 3), umożliwiając podgląd aktualnych pomiarów i archiwalnych wykresów za pomocą dowolnych przeglądarek internetowych. Pozwala to użytkownikom na kontrolę pomiarów przy pomocy smartfonów bądź tabletów.

Użytkownicy maja dostęp do aktualnych i archiwalnych  danych oraz do konfiguracji systemu poprzez komputery PC z zainstalowanym programem klienta LBX. Program pracując w środowisku Windows realizując rozbudowaną wizualizację zebranych danych pomiarowych (raporty, wykresy, histogramy, wydruki, ekrany synoptyczne itp).

Rys.3. Widok przykładowego okna strony WWW
udostępnianej przez serwer programu LBX.

Przedstawiony kompletny system pomiarowy do monitorowania klimatu w pomieszczeniach cechuje wyjątkowa elastyczność, każdy z jego elementów może fizycznie znajdować się w dowolnym miejscu. Zarówno przyrządy pomiarowe jak i stanowiska PC z programem serwera LBX i klientów LBX nie mają publicznych adresów IP, mogą znajdować się w różnych i nie widzących się wewnętrznych podsieciach użytkowników. Jedynym elementem składowym systemu z adresem publicznym jest serwer „Proxy”, dzięki czemu przesyłanie danych jest wygodne dla użytkowników i może być realizowane z wykorzystaniem sieci telefonii komórkowej.

Rozwiązania dostosowujemy do potrzeb klientów

W krótkim artykule nie można zagłębiać się w szczegóły, dlatego zapraszamy zainteresowanych do rozmów z naszymi specjalistami. Wszechobecny Internet i związane z nim inne techniki informatyczne czynią ten świat mniejszym i łatwiejszym do ogarnięcia. Techniki transmisji danych dają wiele możliwości lepszych lub gorszych tańszych lub droższych – wybór, oparty o analizę ekonomiczną i techniczną należy do nas i do potrzeb klientów i na pewno nie zawsze powiemy „dziękujemy za przewody”.