Telemetrija

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Telemetrija (od starogrčkog τῆλε "daleko" + μέτρεω - " mjerim ") je oblast nauke i tehnologije koja se bavi razvojem i radom telemetrijskih sistema - skupa automatizovanih sredstava koja obezbeđuju prijem, konverziju, prenos putem komunikacije. kanal, prijem, obrada i registracija mjernih ( telemetrijskih ) informacija i informacija o raznim događajima u cilju praćenja različitih objekata i procesa na daljinu.

Suština telemetrije se sastoji u pretvaranju izmjerene vrijednosti (ili vrijednosti) u informacijski signal pogodan za prijenos preko komunikacijskog kanala . Prijenos i prijem informacija. Dekodiranje, transformacija i registracija na prijemnoj strani telemetrijskih informacija sa objekta.

Telemetrijski objekti mogu biti različiti tehnički uređaji, živi organizmi ili prirodni fenomeni.

Telemetrija koja koristi prijenos informacija preko radio kanala naziva se radio telemetrija . Radio telemetrija je postala široko rasprostranjena zbog mogućnosti rada sa pokretnim ili teško dostupnim objektima. Kao medij za prijenos podataka mogu se koristiti i posebni telemetrijski komunikacioni kanali i komunikacioni kanali i mreže opšte upotrebe (radio, GSM / GPRS , ZigBee , WiFi , WiMax , LTE , LPWAN , žični ISDN , xDSL , itd.).

Telemetrija se često povezuje sa kontrolom objekata na daljinu i jedan je od elemenata telemehanike [1] [2] .

Priča

Prenos informacija putem žice datira još iz 19. stoljeća. Jedan od prvih dalekovoda uspostavljen je 1845. između Zimskog dvora ruskog cara i štaba vojske. Godine 1874. francuski inženjeri su instalirali sistem senzora za vremensku prognozu i visinu snijega na Mont Blancu, prenoseći informacije u realnom vremenu u Pariz. Godine 1901. američki izumitelj Michalik patentirao je selsyn , indukcijsku mašinu za naizmjenični prijenos sinkroniziranih informacija na daljinu. Godine 1906. izgrađeno je više seizmičkih stanica koje su telemetrijskim putem bile povezane sa Pulkovskom opservatorijom. Godine 1912. Edison je razvio telemetrijski sistem za praćenje priključenih opterećenja na električnu mrežu. Tokom izgradnje Panamskog kanala (završena 1913-1914), telemetrijski sistemi su bili naširoko korišćeni za stalno praćenje prevodnica i vodostaja [3] .
Bežična telemetrija počela je da se koristi u radiosondama koje su samostalno razvili Robert Bureau u Francuskoj i Pavel Molchanov u Rusiji. Molčanovljev sistem je mjerio temperaturu i pritisak i konvertovao rezultate u bežični Morzeov kod.
Nemačka raketa V-2 iz Drugog svetskog rata koristila je primitivni sistem višestrukog radio prenosa nazvan Messina za dobijanje informacija o parametrima rakete, ali ovaj sistem je bio toliko nepouzdan da je Wernher von Braun jednom izjavio da bi bilo efikasnije pratiti raketu kroz dvogled. ... I u SSSR-u iu SAD-u, Messina sistem je brzo zamijenjen naprednijim sistemima baziranim na impulsno-pozicionoj modulaciji [4] .
U ranim sovjetskim telemetrijskim sistemima (raketni i svemirski), razvijenim kasnih 1940-ih, korištena je i pulsno-pozicijska modulacija (na primjer, u telemetrijskom sistemu Tral , razvijenom u MEI Design Bureau), i modulacija pulsnog opsega (za na primer, u sistemu RTS-5 razvijenom u NII-885). Rani američki razvoj takođe je koristio slične sisteme, ali su kasnije zamenjeni sistemima modulacije impulsnog koda (na primer, u svemirskoj letelici Mariner 4 za istraživanje Marsa). U kasnosovjetskim međuplanetarnim svemirskim letjelicama korišćeni su redundantni radio sistemi koji su obavljali telemetrijski prenos sa impulsno-kodnom modulacijom u decimetarskom opsegu i sa impulsno-pozicionom modulacijom u centimetarskom opsegu [5] .

Telemetrijska klasifikacija

Razlikovati telemetriju po pozivu i po izboru, trenutne i integralne vrijednosti [2] :

  • Telemetrija na poziv - telemetrija na komandu koja se šalje od kontrolne tačke do kontrolisane tačke i dovodi do povezivanja na kontrolisanoj tački uređaja za prenos, a na kontrolnoj tački - odgovarajućih prijemnih uređaja. Telemetrija na poziv omogućava korištenje jednog komunikacijskog kanala za sekvencijalno praćenje više telemetrijskih objekata. Dispečer, koristeći poseban sistem daljinskog upravljanja, može povezati telemetrijski objekat sa komunikacijskim kanalom . U kontrolnoj sobi očitanja se mogu posmatrati na zajedničkom izlaznom uređaju. Ako očitanja imaju različite skale, tada se izmjerene vrijednosti povezuju na različite uređaje. Kada je telemetrija na poziv, možete koristiti automatsko prozivanje objekata ciklično prema datom programu [2] .
  • Opciona telemetrija - telemetrija povezivanjem odgovarajućih prijemnih uređaja na uređaje kontrolne tačke sa trajno povezanim odašiljačkim uređajima na kontrolisanoj tački [2] .
  • Daljinsko mjerenje trenutnih parametara - dobijanje informacije o vrijednosti mjerenog parametra u trenutku ispitivanja telemehaničkim uređajem [2] .
  • Telemetrija integralnih vrednosti - dobijanje informacija o integralnim vrednostima izmerenih vrednosti, integrisanih prema datom parametru, na primer, vremenu, na mestu prenosa [2] .

Aplikacija

Telemetrija je našla svoju primenu u sledećim oblastima:

Većina aktivnosti koje se odnose na zdravlje usjeva i dobre prinose zavise od pravovremenog dostavljanja vremenskih podataka i podataka o tlu. Stoga bežične meteorološke stanice igraju važnu ulogu u prevenciji bolesti i proporcionalnom navodnjavanju. Ove meteorološke stanice prenose baznoj stanici informacije o važnim parametrima potrebnim za donošenje odluka: o temperaturi i relativnoj vlažnosti, padavinama i vlažnosti lišća (za izgradnju modela prevencije bolesti), sunčevom zračenju, brzini vjetra (za proračun isparavanja) i vlažnosti tla, pri čemu procjenjuje se prodor vode u tlo do korijena biljaka, što je neophodno za donošenje odluka o navodnjavanju.
Budući da se lokalne mikroklime mogu značajno razlikovati, ove informacije treba dobiti doslovno direktno iz usjeva. Nadzorne stanice obično emituju podatke pomoću zemaljskog radija, iako se s vremena na vrijeme koriste i satelitski sistemi. Solarni paneli se također koriste kako bi se osiguralo da su stanice nestabilne od lokalne infrastrukture.

  • vodosnabdijevanje i kanalizacija

Telemetrija je postala bitna pomoć u korištenju vode, koristi se za procjenu kvaliteta vode i mjerenje protoka. Telemetrija se uglavnom koristi u automatskim vodomjerima, podvodnom mjerenju vode, detekciji curenja u distributivnim cjevovodima. Podaci se dobijaju u skoro realnom vremenu i omogućavaju trenutnu reakciju na incidente.

Telemetrijski (daljinsko mjerenje) sistemi za automate se široko koriste. M2M modemi su instalirani u svaki automat, a podaci se prenose u program za praćenje. Sistemi za analizu koriste standardne protokole ( EXE , MDB ) i rade sa širokim spektrom automata. Povezivanje se vrši preko automatske mašine ili kovanice. Sistem radi sa aparatima za kafu i grickalice. Na osnovu dobijenih informacija, kompanija može:

  • Smanjite zastoje mašine.
  • Optimizirajte raspored posjeta automatima.
  • Kontrolišite prodavce (sprečite krađu robe i novca).
  • Pravovremenim servisiranjem mašina produžite njihov vijek trajanja.
  • Planirajte kupovinu, prodaju.

Telemetrija (biotelemetrija) se takođe koristi za praćenje pacijenata sa rizikom od patološke srčane aktivnosti, uglavnom u kardiološkim ambulantama. Na takve pacijente se priključuju uređaji za mjerenje, snimanje i prijenos. Snimljene podatke ljekari mogu koristiti u dijagnosticiranju stanja pacijenta. Zahvaljujući funkcijama alarma, medicinske sestre mogu biti upozorene u slučaju akutnih egzacerbacija ili opasnih stanja za pacijenta.br> Postoji i sistem koji je dostupan operativnim medicinskim sestrama za praćenje stanja u kojem se mogu isključiti srčana stanja. Ili za praćenje odgovora tijela na lijekove s antiaritmičkim lijekovima kao što je digoksin .

Telemetrija se koristi u obavještajnoj medicini za tajno dobivanje informacija o parametrima koji karakteriziraju funkcionalno stanje i zdravlje zaposlenika. U tu svrhu razvijeni su i implementirani mali radiometrijski uređaji koji mogu snimati magnetokardiograme (odnosno karakteristike srčane aktivnosti), magnetoencefalograme (mozak), magnetomiograme (mišići, glatki mišići crijeva). Ova informacija se automatski prenosi u situacioni centar doktorima grupe koja služi obavještajnom službeniku.

  • odbrana i prostor

Telemetrija je pristupačna tehnologija za velike složene sisteme kao što su rakete, reaktori (reaktorske posude pod pritiskom), svemirske letjelice, naftne platforme i hemijska postrojenja, jer omogućava automatski nadzor, alarmiranje, snimanje i skladištenje podataka neophodnih za sigurno, efikasno djelovanje... Svemirske agencije kao što su Roskosmos , NASA , ESA i druge koriste sisteme telemetrije/daljinske kontrole za prikupljanje podataka sa aktivnih svemirskih letjelica i satelita.
Telemetrija je od vitalnog značaja za razvoj projektila, satelita i avijacije, jer ovi sistemi mogu biti uništeni nakon ili tokom testa. Inženjerima su potrebne informacije o kritičnim parametrima za analizu (i poboljšanje). Bez telemetrije ova vrsta podataka je često nedostupna.

  • obavještajna služba

Telemetrija je bila vitalni izvor o testiranju sovjetskih projektila za britansku i američku obavještajnu službu. U tu svrhu, Sjedinjene Države su održale prislušni punkt u Iranu. Konačno, Sovjeti su razotkrili ove američke obavještajne aktivnosti radi prikupljanja i dekodiranja telemetrijskih signala za testiranje projektila. SSSR je slušao signale sa brodova u zalivu Kardigan tokom testiranja britanskih projektila koji su tamo izvedeni.

  • raketna tehnika

U raketnoj tehnici telemetrijska oprema postaje sastavni dio opreme raketa koja se koristi za praćenje procesa lansiranja rakete, za dobivanje informacija o parametrima vanjskog okruženja (temperatura, ubrzanja, vibracije) o napajanju, preciznom poravnanju antene. i (na velikim udaljenostima, na primjer, tokom svemirskog leta) o vremenu širenja signala.

  • auto i moto sport

Telemetrija je ključni faktor u modernom motosportu. Inženjeri mogu obraditi ogromnu količinu podataka prikupljenih tokom probne vožnje i koristiti ih kako bi u skladu s tim modificirali vozilo i postigli optimalne performanse. Sistemi koji se koriste u nizu trka kao što je Formula 1 su toliko napredni da mogu izračunati moguća vremena kruga, a to je ono što pilot očekuje. Neki primjeri potrebnih mjerenja uključuju ubrzanja (gravitacijske sile) u tri ose, temperaturne grafikone, brzinu kotača i pomak ovjesa. U Formuli 1 se također snimaju akcije vozača, što omogućava timu da ocijeni njegov učinak čak i u slučaju nesreće. FIA može identificirati ili isključiti ulogu greške vozača kao mogući događaj.
Osim toga, postoje neke serije u kojima se implementira ideja o "dvosmjernoj telemetriji". Ideja pretpostavlja da inženjeri imaju mogućnost ažuriranja kalibracija u realnom vremenu dok vozilo prolazi stazom. U Formuli 1, dvosmjerna telemetrija se pojavila ranih 90-ih (TAG elektronika) i implementirana je putem prikaza poruka na instrument tabli, poruka o kojima je tim mogao ažurirati. Njegov razvoj se nastavio do maja 2001. godine, kada je po prvi put dobijena dozvola za ugradnju ovog sistema na automobile. Od 2002. godine timovi su bili u mogućnosti da mijenjaju režime rada motora i onemogućuju pojedinačne motorne senzore sa zida boksa dok je bolid bio na stazi. Od sezone 2003. dvosmjerna telemetrija je zabranjena u Formuli 1, ali tehnologija nastavlja postojati i na kraju pronalazi put u druge vrste trkaćih ili cestovnih automobila.

U fabrikama, gradilištima i kućama, više lokacija se prati za potrošnju energije sistema kao što je kontrola klime zajedno sa srodnim parametrima (npr. temperatura) pomoću bežične telemetrije do jedne centralne tačke. Informacije se prikupljaju i obrađuju kako bi vam omogućili donošenje najpametnijih odluka o najefikasnijim načinima korištenja energije. Takvi sistemi omogućavaju i preventivno održavanje.

Telemetrija se koristi za proučavanje divljih životinja, posebno za posmatranje ugroženih vrsta na individualnom nivou. Eksperimentalne životinje mogu biti opremljene alatima u rasponu od jednostavnih oznaka do kamera, GPS paketa i odašiljača za pružanje informacija naučnicima i menadžerima.
Telemetrija se koristi u sonarnim procjenama ribe, koje se tradicionalno koriste u istraživanju mobilnih čamaca za procjenu riblje biomase i prostorne distribucije. Nasuprot tome, postoji tehnička oprema koja se nalazi na fiksnim mjestima, ona koristi stacionarne pretvarače za kontrolu prolaska ribe. Iako su prvi ozbiljni pokušaji kvantifikacije riblje biomase napravljeni 1960-ih, veliki napredak u opremi i tehnologiji dogodio se na hidroelektranama 1980-ih. Procjene prolaza ribe vrše se 24 sata na dan tokom cijele godine, određuju se brzina prolaska ribe, njena veličina, prostorni i vremenski raspored.
Godine 1970. izumljena je tehnika s dva zraka, koja je omogućila direktnu procjenu veličine ribe na njenoj lokaciji pomoću otpora cilja. Prvi prijenosni sonar s podijeljenim snopom razvio je HTI 1971. godine i pružio je preciznije i manje varijabilne procjene otpora cilja na ribu od metode dvostrukog snopa. Sistem je također omogućio praćenje putanje ribe u 3D, bilo je moguće pratiti putanju kretanja svake ribe i opći smjer kretanja.
Ova funkcija se pokazala važnom za procjenu kretanja riba u vrtlozima vodenih struja, kao i za proučavanje migracija riba u rijekama. U proteklih 35 godina širom svijeta korišteno je na desetine hiljada mobilnih ili stacionarnih uređaja za hidroakustičku procjenu.

  • Maloprodaja

2005. godine, na seminaru u Las Vegasu, predstavljena je telemetrijska oprema koja omogućava automatima da prenose prodajne i računovodstvene informacije do kamiona ili sjedišta. Ove informacije se mogu koristiti u različite svrhe, kao što je obavještavanje vozača prije vožnje koje artikle treba dopuniti, čime se eliminira potreba za prvom probnom vožnjom prije internog popisa.
Торговцы начинают использовать бирки RFID для проведения учёта и предотвращения краж товаров. Большинство из данных бирок пассивно читаются считывающими устройствами RFID (например у кассы), но активные RFID могут периодически передавать информацию посредством телеметрии на базовую станцию.

  • Правоохранительная деятельность

Телеметрическое оборудование полезно в правоохранительной деятельности для отслеживания людей и надзором за имуществом. Осуждённые в период испытания после досрочного освобождения могут носить браслет на лодыжке, устройство которого может предупреждать власти о нарушении преступником условий своего освобождения, таких как отступление от установленных границ или посещение неразрешённых мест. Телеметрическое оборудование даёт возможность применить идею «машин-ловушек». Правоохранительные органы могут оснащать машины камерами и следящим оборудованием и оставлять машины в тех местах, где ожидается их угон. После угона телеметрическое оборудование передаёт информацию о местоположении транспортного средства и сотрудники правоохранительных органов могут заглушить мотор и запереть двери после остановки его выехавшими на вызов полицейскими.

Передача и обработка данных в системах телеметрии

Для сбора и передачи информации в системах телеметрии могут использоваться как последовательные протоколы RS-232 , RS-485 , CAN , так и различные сетевые протоколы TCP/IP , Ethernet . Последние обычно называются системы телеметрического IP-мониторинга объектов , но термин ещё не устоялся. В технике часто применяется термин IP-мониторинг для программного мониторинга компьютерных сетей, в то же время термин IP-мониторинг применяется для обозначения систем наблюдения, видеонаблюдения и управления, телеметрического контроля по IP за объектами. Возможно, со временем эти два близких понятия сведутся в один класс. В последнее время (около середины 2000 годов) для облегчения инсталляции, обеспечения многофункциональности, интеграции с другими системами в телеметрии применяются компьютеры, различные серверы и микропроцессорные системы, имеющие в основе переплетение различных протоколов, встроенные средства переработки и отображения информации, часто имеющие кольцевые базы данных, а также и возможности мультизонального сбора информации с многочисленных датчиков, разбросанных зачастую вне физических пределов самих систем, либо и вовсе на другой стороне земного шара, к примеру различные беспроводные датчики , IP - датчики и тд.

Международные стандарты

Как и в других телекоммуникационных областях, существуют международные стандарты, установленные такими организациями как CCSDS [~ 1] и IRIG [~ 2] для телеметрического оборудования и программного обеспечения.

Комментарии

  1. Консультативный комитет по космическим информационным системам en:Consultative Committee for Space Data Systems
  2. en:Inter-Range Instrumentation Group

Примечания

  1. ГОСТ 19619-74 Оборудование радиотелеметрическое. Термины и определения. . — 1975.
  2. 1 2 3 4 5 6 Сорока Н. И., Кривинченко Г. А. Телемеханика: Конспект лекций для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». Ч.I: Сообщения и сигналы. Мн.: БГУИР, 2000.-133 с.
  3. Mayo-Wells, «The Origins of Space Telemetry», Technology and Culture, 1963
  4. Joachim & Muehlner, «Trends in Missile and Space Radio Telemetry» declassified Lockheed report
  5. Molotov EL, Nazemnye Radiotekhnicheskie Sistemy Upravleniya Kosmicheskiymi Apparatami

См. также

Ссылки