Transcript Telemetria - Krzysztof Samson, Andrzej Dziedzic

Andrzej Dziedzic
Krzysztof Samson
15.10.2013
Przegląd i porównanie technologii
telemetrycznych w automatyce
procesów przemysłowych
Plan
Definicja telemetrii
 RFID
 ZigBee
 Z-wave
 LonWorks
 Rozproszony system pomiarowy
 Technologia GSM
 Technologia radiomodemowa
 Podsumowanie

Definicja telemetrii

Telemetria – dziedzina telekomunikacji
zajmująca się technikami przesyłu
wartości pomiarowych na odległość.
Główne zadania telemetrii





Rejestracja wyników
Obliczanie wartości średniej
Opracowanie wyników
Generacja sygnałów np. ostrzegawczych
Dostarczają dane o aktualnej wartości
Systemy telemetryczne
Jednokanałowe
 Wielokanałowe
 Selektywne

Telemetria dwustronna
RFID

RFID, czyli Radio-Frequency
Identyfication, to technika umożliwiająca
bezprzewodową identyfikację różnego
rodzaju obiektów z użyciem fal
radiowych.
Zasada działania
System RFID składa się z czytnika oraz
tagów.
Rodzaje tagów
pasywne
 aktywne
 Read Only
 Write Once Read Many Times
 Read/Write

Standardy
Tiris – jeden z pierwszych systemów;
 Unique – najprostszy i najpowszechniejszy,
 Q5 – programowalne znaczki, reagujące na hasło;
 Hitag – stosowany w przemyśle, odczyt i zapis
danych, znaczniki pasywne;
 Mifare – proste i skomplikowane znaczniki,
zawierające procesory szyfrujące, firmy Philips;
 Icode – bardzo płaskie znaczniki, możliwy odczyt
do 30 na sekundę.

Zakres częstotliwości
RFID w przemyśle
Opakowania zwrotne i odpady
komunalne
Winiarnia
Bezpieczeństwo
Skimming
 Eavesdropping
 Kill signal

ZigBee

Specyfikacja protokołów transmisji danych
w sieciach bezprzewodowych typu mesh.
Urządzenia
koordynator (ZigBee Coordinator – ZC): dla każdej
sieci może występować tylko jedno takie urządzenie,
służy jako węzeł początkowy do którego mogą się
przyłączać pozostałe urządzenia, zazwyczaj pełni rolę
urządzenia zbierającego dane.
 router (ZigBee Router – ZR): przekazuje pakiety
dalej, umożliwia wiele przeskoków (multihop routing).
 urządzenie końcowe (ZigBee End Device – ZED):
przesyła dane do routera do którego jest przyłączone,
może być czasowo usypiane w celu zmniejszenia
zużycia energii.

Charakterystyka
Pasmo 2,4 GHz,
 Zasilanie 2,1-3,6V
 Maks prąd 40 mA,
 Min prąd1 mA.

Sprzęt
Układ PIC18LF4620
 Chipcon CC2420EM
 czujnika temperatury TMP 12

LabWindows CVI
Porównanie z Bluetooth
Bluetooth
Zigbee
Zasięg
10m
100m
Maks przepustowość
720Kb/s
20Kb/s – 868 MHz
(Europa)
40Kb/s – 915MHz (USA)
250Kb/s – 2,4 GHz
(świat)
Pasma
2,4GHz
3 zakresy
Ilość urządzeń
6
64k
Połączenia między
sieciami
nie
tak
Architektura
2-warstwowa
3-warstwowa
Częstość uzupełniania
zasilania
Co kilka dni
Co 2 lub 3 lata
Szybkość aktywacji
>3s
15ms
Z-wave

Protokół bezprzewodowy służący do
połączenia w jedną, zdalnie sterowaną sieć
wykorzystywany w systemach
inteligentnego zarządzania budynkiem.
Specyfikacja
Topologia typu mesh
 Sygnał przebiega wyznaczoną trasę
 Automatyczne omijanie uszkodzonych węzłów
 Możliwość podłączenia do 232 urządzeń

Parametry
Przepustowość 9,6 kb/s
 Zasięg do 100 m
 Modulacja GFSK
 Częstotliwość 868,42 MHz (UE), 908,42
(USA)

Z-wave i ZigBee
LonWorks

System umożliwiający sterowanie i
monitorowanie dowolnych procesów
technologicznych w takich obszarach jak
automatyka budynków, systemy
transportowe, energetyka oraz przemysł.
Zasada działania
Podstawową jednostką jest węzeł
 „Sercem” węzła jest Neuron Chip
 Komunikację między węzłami zapewnia
LonTalkProtocol
 Rywalizację o kanał rozwiązuje
reservation protocol
 Aplikacje napisane w Neuron C

LonTalk
Zapisany w pamieci Neuron Chipa
 Możliwe 3 rodzaje transmisji (unicast,
multicast, broadcast)
 Zgodny z ISO/OSI

Rozproszony system pomiarowy
Rozproszenie bloków:
 Pomiarowych
 Sterujących
 Przetwarzania
 Baz danych
 Wizualizacji
Rozproszony system
pomiarowy
Technologia GSM
Transmisja na dalekie odległości
 Gotowa infrastruktura
 Popularyzacja sieci komórkowych oznacza
malejące koszty
 Krótki czas wdrożenia

Rozwój technologii przesyłania
danych
GSM
GPRS
EDGE
UMTS
HSPA
HSPA+
LTE
LTE advanced
10 kbit/s
80 kbit/s
240 kbit/s
384 kbit/s
14 Mbit/s pobieranie,
6 Mbit/s wysylanie
42 Mbit/s pobieranie,
11 Mbit/s wysylanie
300 Mbit/s pobieranie,
50 Mbit/s wysylanie
1Gb/s pobieranie,0,5 Gb/s wysylanie
GSM – używane częstotliwości
GSM 400
GSM 850
GSM 900
GSM 1800
Uplink
[MHz]
450.4-457.6
824 - 849
880 - 915
1710-1785 1850-1910
Downlink
[MHz]
460.4-467.6
869 - 894
925 - 960
1805-1880 1930-1990
Liczba
częstotliwo
ści
35
124
174
374
GSM 1900
299
GPRS – techniki transmisji
GPRS - infrastruktura
GSM – zastosowanie w pomiarach

Pomiar zużycia mediów
◦ Liczniki zużycia energii
◦ Liczniki zużycia wody
◦ Ciepłownictwo






Lokalizacja pojazdów
Monitorowanie pracy wind
Pomiar poziomu wód (studnie, ujęcia wody,
rzeki)
Temperatura i wilgotność w silosach
Pomiary zanieczyszczenia powietrza
Stacje meteo
Najpopularniejsze marki urządzeń
GSM w Polsce
Inventia MT-331
•
•
•
•
•
•
•
modem GSM/GPRS/EDGE
850/900/1800/1900
4 konfigurowalne wejścia/wyjścia
binarne
2 dedykowane wejścia binarne
2 konfigurowalne wejścia binarne /
analogowe 4-20 mA / analogowe 0-10
V
1 port 1-Wire, USB
Zasilanie zewnętrznych czujników
Rejestrator danych (do 28 000
rekordów)
Inventia MT-102
•
•
•
•
•
•
modem GSM/GPRS
850/900/1800/1900
Programowany sterownik PLC
Wejścia i wyjścia binarne (8)
Wejścia analogowe 4-20 mA (6)
port komunikacyjny (RS
232/422/485)
Standardowe protokoły
transmisyjne (MODBUS RTU,
GAZMODEM, M-BUS)
System X-way
Telit GT 863-PY
Modem GPRS
 Wbudowany interpreter Python
 Wbudowany klient FTP i SMTP
 4 porty wejścia/wyjścia
 Port szeregowy

AirLink FXT009
Modem EDGE
 ARM946 – 104 MHz
 Wejście i wyjście audio
 UART, USB, SPI, ADC, DAC, Ethernet

Airlink GX400






UMTS: HSPA+ (do 21Mbps przy ściąganiu), HSPA,
HSDPA
GSM: EDGE, GPRS
Ethernet, RS232, USB, I/O, złącza SMA
Wbudowany odbiornik GPS
Możliwość WiFi
IP 64
RB865ioU - Teleorigin
Modem GSM/GPRS/EDGE/UMTS
 7 portów wejścia/wyjścia
 Intepreter Python
 Wbudowane protokoły: TCP/IP, UDP/IP,
SMTP, POP3

LR77 – Conel
Modem LTE klasy 4G
 download-100 Mb/s
 upload - 50 Mb/s
 Ethernet, USB
 1 port I/O

Wavecom 3G Modem
Modem HSPA/UMTS, GSM/GPRS/EDGE
 RS232, USB

System zdalnego nadzoru
przepompowni
Synoptyka stanu pompowni w ramach
zainstalowanych urządzeń pomiarowych i
czujników
 Rejestrację wartości
 Wysyłanie ważnych komunikatów alarmowych i
ostrzeżeń

System zdalnego nadzoru
przepompowni
System zdalnego nadzoru
przepompowni
Monitorowanie gazociągu
Monitorowanie 27 000 km w standardowy sposób
– 5,1 mln $ rocznie
 900 modemów AirLink Raven – 630 tys. $
 Oszczędność oszacowana na 4,8 mln $ rocznie

Technologia radiowa





Odległość od 100m – 100km
Przepustowość ponad 100 kb/s
Niezależność od infrastruktury
Nie ujawnia częstotliwości nośnej, protokołu
transmisji, kodów szyfrujących
Spore zapotrzebowanie energetyczne
Budowa radiomodemu
Pasma częstotliwości

868-870 MHz – bezpłatne
◦ Maksymalna moc - 500 mW
◦ zasięg do 10 km

400-470 MHz – licencjonowane
◦ Bez limitu mocy, zasięg ok. 80 km

140-170 MHz
◦ 169,400 – 169,425 MHz – bezpłatne, max.
moc – 500mW, zasięg 30 km
◦ Pozostała część – licencjonowana, zasięg 100
km
Radiomodemy SATEL
SATELLINE-3AS(d) 869
Pasmo 869.400...869.650 MHz
 Prędkość 19200 bit/s
 RS232, RS485
 Moc 10…500mW
 Opcjonalnie

◦ LCD
◦ klawiatura
SATELLINE-3AS(d) VHF NMS
Prędkość transmisji: 19200 bit/s
 RS232, RS485
 częstotliwości: 135...174 MHz
 Moc wyjściowa: 100 mW, 500 mW, 1W, 5
W (radiator)
 Wyświetlacz LCD i klawiatura 4
przyciskowa

Conel CDX800
Częstotliwość 869 MHz
 Prędkość transmisji 24 kbit/s
 RS232, RS485

RipEX
83 kbit/s przy paśmie 25 kHz
 Maksymalna moc 10W
 160, 300, 400, 900 MHz
 Ethernet
 2x COM
 USB

Racom - Stacje pogodowe we
włoskich Alpach
Obszar 7500 km2
 Temperatura zewn. -30 °C, wysokość
3400 m
 Częstotliwość 400Mhz
 10.8 kbit/s w paśmie 12.5 kHz
 System MORSE
 70 punktów pomiarowych

Racom - Stacja pogodowa
Fabryka samochodów

Komunikacja między linią produkcyjną a
wózkami widłowymi
Obecność technologii w polskich
przedsiębiorstwach
Technologie bezprzewodowe na
rynku światowym
Najpopularniejsze zastosowania
urządzeń do komunikacji
bezprzewodowej
Istotne cechy przy instalacji systemu
bezprzewodowego
Dziękujemy za uwagę