Р. А. Файзрахманов, А. В. Кычкин, Р. Р. Бакунов, А. С. Мехоношин

ПОДВИЖНАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Предложена структура подвижной информационно-измерительной системы реального времени, контролируемая и контролирующая подсистемы которой объединены и построены на основе сети взаимодействующих между собой мобильных регистраторов (МР). Построена модель передачи измерительной и управляющей информации, гарантирующая работу системы в режиме реального времени за счет организации доступа к среде с разделением во времени. Рассматриваются результаты оптимизации сетевого протокола канального уровня, реализующего предложенную модель.

Ключевые слова: информационно-измерительная система, распределенная автоматизированная система, система реального времени, мобильный регистратор, датчик, сетевой протокол.

1. Введение

Очень часто объект управления рассматривается как распределенный в пространстве, и по-настоящему универсальная модель сбора данных должна учитывать этот фактор.

Пусть имеется ряд объектов, вовлеченных в некий процесс, требующий управления. Состояние каждого объекта определяется вектором параметров. Объекты расположены определенным образом на территории управляемого комплекса. В качестве примера можно привести цистерны, расположенные на каком-либо производственном комплексе. Цистерны содержат некие вещества. В рассматриваемом случае в качестве параметров объектов управления можно рассматривать температуру вещества, давление в цистерне, концентрацию примесей в воздухе в районе базирования цистерны и т.д.

Возникает вопрос, связанный со способом сбора информации о параметрах объектов управления. Использование «классического» подхода (когда датчики, расположенные на объекте управления, связаны с центром обработки данных с помощью различных проводных и беспроводных интерфейсов) не является универсальным решением, т.к. очень часто на современных производствах присутствует колоссальный уровень электромагнитного излучения, что вызывает зашумление информационных сигналов. Кроме того, в том случае, когда местоположение объектов управления может изменяться, потребуется перестройка инфраструктуры системы сбора данных (прокладка новых кабелей и т.д.), что вызовет дополнительные временные и финансовые затраты.

Одним из наиболее выигрышных решений на пути к универсализации моделей сбора данных является использование мобильных регистраторов (МР). Задачей МР является сбор данных с датчиков, установленных на самих МР или на объектах управления. МР перемещаются по определенным маршрутам.

2. Организация подвижной информационно-измерительной системы реального времени

Передаваемая информация поступает в локальные и глобальные центры управления. В центрах управления должны работать специально обученные технологи. Предполагается наличие базы данных, содержащей сведения обо всех значениях параметров объектов управления, обо всех возможных событиях и состояниях МР. Кроме того, база данных должна хранить координаты объектов управления и МР. Схематичное изображение представленной системы показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схематичное изображение подвижной измерительной системы

Пусть – количество объектов управления, – количество параметров каждого объекта управления, – количество МР, – количество параметров каждого МР. (Для простоты предполагается, что у всех объектов управления в системе измеряются одни и те же параметры; одни и те же параметры контролируются и у всех МР.)

Необходимые пояснения относительно модели подвижной системы приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Элементы математической модели системы

Элементы модели системы	Пояснения
	Вектор состояния конкретного объекта управления
	Вектор состояния конкретного МР
	Матрица состояний объектов управления
	Матрица состояний МР
	Множество всех возможных маршрутов (количество которых равно ) МР
	Матрица маршрутов МР
	Координаты конкретного МР определяются вектором (для простоты рассматриваются координаты на плоскости)
	Матрица координат МР
	Вектор, определяющий координаты конкретного объекта управления
	Матрица координат объектов управления
	Уравнение, описывающее модель системы

Как видно из предложенной модели, для функционирования измерительно-управляющей системы необходимо организовать передачу различной информации (значения параметров объектов управления, значения параметров МР, а также координат объектов управления и МР).