RU2455768C2 - Method for telemechanical monitoring and control of objects using gsm gprs communication channel, single teleautomatics server and teleautomatical system for its implementation - Google Patents
Method for telemechanical monitoring and control of objects using gsm gprs communication channel, single teleautomatics server and teleautomatical system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455768C2 RU2455768C2 RU2010121634/08A RU2010121634A RU2455768C2 RU 2455768 C2 RU2455768 C2 RU 2455768C2 RU 2010121634/08 A RU2010121634/08 A RU 2010121634/08A RU 2010121634 A RU2010121634 A RU 2010121634A RU 2455768 C2 RU2455768 C2 RU 2455768C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- server
- data
- telemechanics
- software
- control
- Prior art date
Links
Landscapes
- Selective Calling Equipment (AREA)
- Telephonic Communication Services (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области систем обработки и сбора данных по мобильным каналам связи, с использованием глобальной компьютерной сети Internet. Изобретение может быть использовано при построении архитектур систем телемеханики для распределенных технических объектов контроля и управления.The invention relates to the field of systems for processing and collecting data via mobile communication channels using the global computer network Internet. The invention can be used in the construction of telemechanics systems architectures for distributed technical objects of control and management.
Немалое количество промышленных производств имеет распределенный характер. Под распределенностью понимается территориальное разделение функциональных производственных участков-узлов, реализующих технологические функции, и их территориальная удаленность от центрального узла - ядра системы, в котором принимается то или иное решение о порядке реализации технологического цикла. С учетом существенной географической распределенности узлов технологического производства, их большого числа, сложности реализуемых ими функций, задача приемопередачи, обработки первичных данных и выработки соответствующего управляющего решения может быть весьма сложной. Поэтому дистанционный мониторинг и управление удаленными объектами - весьма важная и актуальная задача, решение которой состоит из двух аспектов:A considerable amount of industrial production is distributed. Distribution refers to the territorial separation of functional production sites-nodes that implement technological functions, and their territorial distance from the central node - the core of the system in which a decision is made about the implementation of the technological cycle. Given the significant geographical distribution of technological production units, their large number, the complexity of their functions, the task of transmitting, processing primary data and developing an appropriate control solution can be very difficult. Therefore, remote monitoring and control of remote objects is a very important and urgent task, the solution of which consists of two aspects:
- принципиального решения о методе, способе сбора первичных данных с объектов контроля и управления, и передаче их в центральный узел системы (диспетчерский пункт);- a fundamental decision on the method, method of collecting primary data from the objects of control and management, and transferring them to the central node of the system (control room);
- технического решения о системе дистанционного мониторинга и управления, реализующей выше обозначенные принципы.- a technical solution for a remote monitoring and control system that implements the above principles.
Существуют различные способы телемеханического контроля и управления удаленными объектами [1-3]. Известные способы включают выполнение стандартной последовательности операций, заключающейся в том, что при использовании технических средств:There are various methods of telemechanical monitoring and control of remote objects [1-3]. Known methods include performing a standard sequence of operations, which consists in the fact that when using technical means:
- собирают данные о состоянии удаленных объектов;- collect data on the status of remote objects;
- осуществляют преобразование данных в требуемую (наиболее удобную для передачи) форму;- carry out the conversion of data into the required (most convenient for transmission) form;
- передают данные по каналам связи на пункты более высокой иерархии;- transmit data via communication channels to points of a higher hierarchy;
- осуществляют оконечное управление удаленными объектами по командам с диспетчерского пункта;- carry out terminal management of remote objects by commands from the control room;
- прием данных, их обработку и визуализацию организуют при использовании специального программного обеспечения (в том числе SCADA-технологий).- data reception, processing and visualization is organized using special software (including SCADA technologies).
В качестве программно-аппаратного решения для диспетчерского пункта в настоящее время типовым является применение многосерверной архитектуры с установленным на ней соответствующим программным обеспечением на базе SCADA-технологий. С одной стороны, это позволяет визуализировать данные о параметрах объектов в режиме реального времени и, в итоге, повысить эффективность взаимодействия диспетчера и сервера в составе человеко-машинной системы контроля и управления, с другой стороны, требует существенных программно-аппаратных затрат, свойственных для таких решений, которые, в итоге:As a software and hardware solution for a control room, the use of a multi-server architecture with the corresponding software based on SCADA technologies installed on it is currently typical. On the one hand, this allows you to visualize data on the parameters of objects in real time and, ultimately, increase the efficiency of interaction between the dispatcher and the server as part of a man-machine monitoring and control system, on the other hand, it requires significant hardware and software costs that are characteristic of such decisions which, as a result:
- характеризуются сложностью и избыточностью программно-аппаратной реализации, в связи с классическим разделением функций SCADA и WebSCADA между несколькими компьютерными станциями - узлами архитектуры;- characterized by the complexity and redundancy of the hardware and software implementation, in connection with the classical separation of the functions of SCADA and WebSCADA between several computer stations - architecture nodes;
- ограничивают набор устанавливаемого оборудования, выдвигают дополнительные требования к нему, усложняют процесс настройки и наладки систем телемеханики;- limit the set of installed equipment, put forward additional requirements for it, complicate the process of setting up and adjusting telemechanics systems;
- ограничивают возможности доступа удаленных конечных пользователей, связанных с дополнительным лицензированием точек доступа, что является принципиальной ограничительной чертой систем телемеханики подобного типа.- limit the access possibilities of remote end users associated with additional licensing of access points, which is a fundamental limiting feature of telemechanics of this type.
Телемеханические системы контроля и управления распределенными объектами существуют и применяются [4-6].Telemechanical systems for monitoring and controlling distributed objects exist and are used [4-6].
Типовая телемеханическая система имеет в своем составе:A typical telemechanical system includes:
- массив удаленных терминалов, реализующих функции сбора данных с объектов контроля и управления, оконечное управление этими объектами по поступающим командам, а также приемопередачу данных по существующим каналам связи на пункты более высокой иерархии. Терминалы могут представлять собой измерительные и управляющие приемопередающие устройства;- an array of remote terminals that implement the functions of collecting data from monitoring and control objects, the terminal control of these objects by incoming commands, as well as data transceiver over existing communication channels to points of a higher hierarchy. Terminals can be measuring and controlling transceivers;
- диспетчерский пункт, осуществляющий прием, обработку и представление данных от массива удаленных терминалов, а также реализующий функции управления в автоматическом либо автоматизированном режимах. Диспетчерский пункт может представлять собой выделенную одиночную компьютерную станцию (сервер), либо компьютерную сеть;- a control room that receives, processes and submits data from an array of remote terminals, as well as implements control functions in automatic or automated modes. The control room may be a dedicated single computer station (server), or a computer network;
- коммуникационная система, включающая в свой состав канал связи. Коммуникационная система может быть ориентирована на применение множества проводных стандартных интерфейсов (RS-485, Industrial Ethernet, оптоволокно) с использованием соответствующих промышленных протоколов (MODBUS, PROFIBUS, CAN, TCP/IP), а также может быть ориентирована на применение беспроводных каналов связи: выделенный радиоканал FM, GSM GPRS с использованием соответствующих протоколов. В целях обеспечения надежности и отказоустойчивости коммуникационная система может использовать различные каналы связи. Назначение коммуникационной системы - приемопередача данных от массива удаленных терминалов к диспетчерскому пункту.- a communication system that includes a communication channel. The communication system can be focused on the use of many wired standard interfaces (RS-485, Industrial Ethernet, fiber) using the appropriate industrial protocols (MODBUS, PROFIBUS, CAN, TCP / IP), and can also be focused on the use of wireless communication channels: dedicated Radio channel FM, GSM GPRS using appropriate protocols. In order to ensure reliability and fault tolerance, a communication system can use various communication channels. The purpose of the communication system is the transceiver of data from an array of remote terminals to the control room.
Особый интерес представляют телемеханические системы, в которых в качестве канала связи используется GSM GPRS. Отличительными чертами этого канала связи является широкая зона покрытия в пределах населенных пунктов и дорог, доступность, относительная дешевизна использования.Of particular interest are telemechanical systems in which GSM GPRS is used as a communication channel. Distinctive features of this communication channel is a wide coverage area within settlements and roads, accessibility, and relative cheapness of use.
Ввиду широкого распространения телемеханических систем с использованием SCADA (WebSCADA), следует отметить следующие особенности применения этих программно-аппаратных систем:Due to the widespread use of telemechanical systems using SCADA (WebSCADA), the following features of the application of these software and hardware systems should be noted:
- программно-аппаратное решение предполагает, как минимум, двухсерверную конфигурацию. При этом один из серверов (SCADA), будучи связанным с устройствами (контроллерами) нижнего уровня по выделенным каналам связи (в основном, электрические сигналы промышленных стандартов: ток, напряжение, последовательные импульсные/цифровые интерфейсы), выполняет функции приемопередачи, обработки, визуализации, хранения данных. Другой сервер (WebSCADA), реализованный на базе выделенного Internet-сервера со статическим IP-адресом и связанный с первым упомянутым сервером по каналам Intranet/Internet, реализует «экспозицию» данных в Web, т.е. приемопередачу их удаленным пользователям. Данная двухсерверная конфигурация не является оптимальной с точки зрения компактности, функциональности и стоимости;- a hardware-software solution involves at least a two-server configuration. At the same time, one of the servers (SCADA), being connected to devices (controllers) of the lower level via dedicated communication channels (mainly electrical signals of industrial standards: current, voltage, serial pulse / digital interfaces), performs the functions of transceiver, processing, visualization, data storage. Another server (WebSCADA), implemented on the basis of a dedicated Internet server with a static IP address and connected to the first mentioned server via Intranet / Internet channels, implements an “exposure” of data to the Web, i.e. transmitting them to remote users. This two-server configuration is not optimal in terms of compactness, functionality and cost;
- тип оборудования, устанавливаемого на нижнем уровне системы, строго оговорен в соответствующем перечне SGADA, и связан с набором устанавливаемых на нижнем уровне устройств и их драйверов. Это, в свою очередь, вводит ограничения по номенклатуре применяемой аппаратной части;- the type of equipment installed at the lower level of the system is strictly stipulated in the corresponding SGADA list, and is associated with a set of devices and their drivers installed at the lower level. This, in turn, introduces restrictions on the nomenclature of the applied hardware;
- количество точек ввода/вывода данных на нижнем уровне системы, равно как и количество точек доступа к данным системы, строго регламентируется приобретенными программными средствами и лицензиями. Расширение системы во всех отношениях может быть связано с существенной переконфигурацией, приобретением дополнительного программного обеспечения, драйверов, лицензий, что существенно сдерживает дальнейшее развитие телемеханической системы.- the number of data input / output points at the lower level of the system, as well as the number of access points to the system data, is strictly regulated by acquired software and licenses. The expansion of the system in all respects can be associated with a significant reconfiguration, the acquisition of additional software, drivers, licenses, which significantly inhibits the further development of the telemechanical system.
В силу отмеченных особенностей и обстоятельств применение SCADA (WebSCADA) в телемеханических системах характеризуется громоздкостью, избыточностью архитектуры и программно-аппаратного обеспечения, что является принципиальным недостатком.Due to the noted features and circumstances, the use of SCADA (WebSCADA) in telemechanical systems is characterized by cumbersome, redundant architecture and firmware, which is a fundamental drawback.
Известен способ телемеханического контроля и управления, в соответствии с которым сбор первичных данных и оконечное управление объектом осуществляют при помощи микропроцессорного блока управления, связанного со средством приемопередачи сигналов по каналу сотовой связи, приемопередачу данных осуществляют с мобильных телефонов лиц, принимающих решения [1].A known method of telemechanical monitoring and control, in accordance with which the collection of primary data and terminal control of the object is carried out using a microprocessor control unit associated with a means of transceiving signals through a cellular communication channel, data transceiving is carried out from mobile phones of decision makers [1].
Недостатки указанного способа следующие:The disadvantages of this method are as follows:
- применение микропроцессорного блока с ограниченной функциональностью не позволяет принимать с объекта массив характеризующих его сигналов;- the use of a microprocessor unit with limited functionality does not allow to receive from the object an array of signals characterizing it;
- применение общего понятия «канал сотовой связи» не позволяет оценить качество и эффективность приемопередачи данных;- the use of the general concept of “cellular communication channel” does not allow to evaluate the quality and effectiveness of data transceiver;
- применение в качестве средства приемопередачи данных на стороне пункта управления мобильного телефона существенно ограничивает функциональность системы и лишает способ и реализующую его систему необходимой обработки данных, что не удовлетворяет требованиям большинства промышленных систем.- the use as a means of transceiving data on the side of the control point of a mobile phone significantly limits the functionality of the system and deprives the method and the system implementing it of the necessary data processing, which does not satisfy the requirements of most industrial systems.
Известен способ телемеханического контроля и управления, применяемый для контроля и регулирования режима работы трубопровода, в котором сбор информации реализуют посредством узла средств измерений и микропроцессорного контроллера, передачу первичных данных от контролируемого пункта к пункту управления осуществляют посредством применения радиомодемов, в качестве устройства сбора и обработки данных в пункте управления используют компьютерную станцию [2].A known method of telemechanical monitoring and control, used to monitor and control the operating mode of the pipeline, in which information is collected through a node of measuring instruments and a microprocessor controller, the primary data is transmitted from the controlled point to the control point by using radio modems as a device for collecting and processing data a control station uses a computer station [2].
Способ можно охарактеризовать следующими недостатками:The method can be characterized by the following disadvantages:
- в способе не прослеживается унификация системы сбора данных и управления, применение первичной аппаратуры ориентировано на сбор данных о режиме работы трубопровода;- the method does not trace the unification of the data collection and control system, the use of primary equipment is focused on collecting data on the operating mode of the pipeline;
- использование выделенного радиоканала не является оптимальным решением в условиях существования покрытия территорий стандартной сотовой связью, например GSM 900/1800;- the use of a dedicated radio channel is not an optimal solution in the conditions of coverage of territories by standard cellular communications, for example GSM 900/1800;
- применение в качестве устройства сбора данных и управления обособленной локальной компьютерной станции не позволяет организовать просмотр и обработку данных на других компьютерных станциях, имеющих выход в локальные или глобальные компьютерные сети.- the use of a separate local computer station as a data acquisition and control device does not allow organizing data viewing and processing at other computer stations with access to local or global computer networks.
Известен способ телемеханического контроля и управления, применяемый для мониторинга и управления состоянием станций катодной защиты Тверца-900 «Тверца монитор», в котором сбор первичных данных о состоянии объектов производят с использованием микропроцессорной измерительной системы, а передачу данных в диспетчерский пункт - посредством приемопередачи. SMS по каналу сотовой радиосвязи GSM 900/1800 [3].A known method of telemechanical monitoring and control, used to monitor and control the state of the cathodic protection stations Tverza-900 “Tverza monitor”, in which primary data on the state of the objects are collected using a microprocessor measuring system, and data is transmitted to the control center via transceiver. SMS over the channel of cellular radio communication GSM 900/1800 [3].
Упомянутому способу присущи следующие недостатки:The mentioned method has the following disadvantages:
- применение в качестве информационных посылок SMS по радиоканалу GSM 900/1800 ограничивает функциональные возможности системы;- the use of SMS over the GSM 900/1800 radio channel as information parcels limits the functionality of the system;
- применение в качестве устройства сбора и обработки данных обособленной локальной компьютерной станции не позволяет масштабировать систему сбора, обработки данных и дистанционного управления объектами на другие компьютерные станции, включенные в локальные или глобальные компьютерные сети.- the use of a separate local computer station as a data collection and processing device does not allow scaling the system for collecting, processing data and remote control of objects to other computer stations included in local or global computer networks.
Известна система телемеханического контроля и управления, содержащая специализированный блок сопряжения для сбора информации о состоянии удаленного объекта, а также приема данных от блока контроля и управления, передачи данных об объекте по каналу сотовой связи и стабилизации контролируемого параметра [4].A known system of telemechanical monitoring and control, containing a specialized interface unit for collecting information about the status of a remote object, as well as receiving data from the control and management unit, transmitting data about the object via a cellular communication channel and stabilization of the controlled parameter [4].
Недостатки упомянутой системы телемеханического контроля и управления:The disadvantages of the mentioned telemechanical monitoring and control system:
- малая размерность количества входов блока сопряжения не позволяет вводить массив характеризующих объект сигналов;- the small dimension of the number of inputs of the interface block does not allow to enter an array of signals characterizing the object;
- ограниченная функциональность блока сопряжения, которая позволяет реализовать только режим стабилизации одного из параметров объекта;- limited functionality of the interface unit, which allows you to implement only the stabilization mode of one of the parameters of the object;
- отсутствие функций обработки и преобразования данных в блоке сопряжения и блоке контроля и управления;- lack of processing and data conversion functions in the interface unit and the control and management unit;
- применение общего понятия «канал сотовой связи» не позволяет оценить качество и эффективность приемопередачи данных;- the use of the general concept of “cellular communication channel” does not allow to evaluate the quality and effectiveness of data transceiver;
- ограниченная функциональность блока контроля и управления, при этом не ясны функции по визуализации данных, их приемопередаче на другие узлы принятия решений, использованию для этого компьютерных сетей как локальных, так и глобальных.- limited functionality of the control and management unit, while the functions of data visualization, their transmission to other decision-making nodes, and the use of computer networks, both local and global, are not clear.
В итоге, приведенные сведения по системе не позволяют оценить эффективность применения (если это имеет место) SCADA (WebSCADA) в данном случае.As a result, the given information on the system does not allow us to evaluate the effectiveness of the application (if any) of SCADA (WebSCADA) in this case.
Известна система телемеханического контроля и управления, содержащая контроллеры для сбора данных и оконечного управления объектом, радиоканал для приемопередачи данных из пункта управления, модемы, установленные на оконечных сторонах радиотракта и подключенные в пункте управления к компьютерным станциям [5].A known system of telemechanical monitoring and control, containing controllers for collecting data and terminal control of an object, a radio channel for receiving and transmitting data from a control point, modems installed on the terminal sides of the radio path and connected to computer stations in the control point [5].
Однако описанной системе присущи следующие недостатки:However, the described system has the following disadvantages:
- сбор данных с контролируемых пунктов производится только при использовании аналоговых и дискретных входов и не предполагает работу со стандартными цифровыми интерфейсами (RS-232, RS-485, CAN);- data collection from controlled points is carried out only when using analog and discrete inputs and does not imply work with standard digital interfaces (RS-232, RS-485, CAN);
- сложная архитектура реализации указывает на применение необоснованно сложных способов приемопередачи данных;- a complex implementation architecture indicates the use of unreasonably complex methods of data transceiver;
- использование выделенного радиоканала не является оптимальным решением в условиях существования покрытия территорий стандартной сотовой связью, например GSM 900/1800;- the use of a dedicated radio channel is not an optimal solution in the conditions of coverage of territories by standard cellular communications, for example GSM 900/1800;
- использование на обеих сторонах приемопередачи данных специализированных модемов усложняет архитектуру системы и повышает затраты как при проектировании, так и при эксплуатации;- the use of specialized modems on both sides of the transceiver complicates the architecture of the system and increases costs both in design and in operation;
- ограниченность функций приемопередачи, визуализации, обработки и хранения данных в пункте управления, не раскрыты эти функции при использовании компьютерных локальных и глобальных сетей.- the limited functions of the transceiver, visualization, processing and storage of data in the control point, these functions are not disclosed when using computer local and global networks.
В итоге, приведенные сведения по системе не позволяют оценить эффективность применения (если это имеет место) SCADA (WebSCADA) в данном случае.As a result, the given information on the system does not allow us to evaluate the effectiveness of the application (if any) of SCADA (WebSCADA) in this case.
Известна система телемеханического контроля и управления, реализуемая программно-техническим комплексом «СКАТ-4» и применяемая для мониторинга и управления распределенными объектами, содержащая измерительный комплекс в качестве средства сбора первичных данных, выделенные физические линии, которые могут быть использованы в качестве средств приемопередачи данных с нижнего на верхний уровень, выделенные/коммутируемые телефонные линии, выделенные радиоканалы, GSM GPRS, локальные компьютерные станции для сбора и обработки данных, подключенные посредством локальных сетей к коммутационному, коммуникационному серверам и серверу базы данных [6].A known telemechanical monitoring and control system, implemented by the SKAT-4 software and hardware complex and used to monitor and control distributed objects, contains a measuring complex as a means of collecting primary data, dedicated physical lines that can be used as means of data transceiver lower to upper level, dedicated / switched telephone lines, dedicated radio channels, GSM GPRS, local computer stations for data collection and processing, connection nye via Ethernet to the switching, the media server and the database server [6].
Недостатки упомянутой системы:The disadvantages of this system:
- использование единого протокола информационного обмена для различных коммуникационных сред приемопередачи данных с нижнего уровня на верхний является избыточным по отношению к различным типам интерфейсов;- the use of a single information exchange protocol for various communication media of data transmission from the lower level to the upper one is redundant with respect to various types of interfaces;
- архитектура системы содержит большое количество серверов, реализующих различные функции, связанных с распределенной SCADA. В общем, система характеризуется избыточностью, громоздкостью, низкими функциональностью и надежностью;- The system architecture contains a large number of servers that implement various functions related to distributed SCADA. In general, the system is characterized by redundancy, bulkyness, low functionality and reliability;
- отсутствие масштабирования автоматизированных рабочих мест диспетчеров в глобальные компьютерные сети, тем более, без приобретения дополнительных лицензий.- the lack of scaling of workstations of dispatchers in global computer networks, especially without the acquisition of additional licenses.
Наиболее близким техническим решением для способа, принятым за прототип, является способ [7], используемый при телеметрии, телесигнализации и телеуправлении в области объектов электрических сетей, и заключающийся в том, что:The closest technical solution for the method adopted as a prototype is the method [7] used in telemetry, tele-signaling and tele-control in the field of electric network objects, which consists in the fact that:
- устанавливают на удаленных объектах контроллеры телемеханики;- install remote controllers telemechanics;
- используют специальные коммуникаторы, формирующие массив аналоговых, дискретных и цифровых первичных данных;- use special communicators that form an array of analog, discrete and digital primary data;
- используют коммуникаторы массива выходных команд для управления состоянием объектов;- use communicators of an array of output commands to control the state of objects;
- используют терминалы GSM, которые регистрируют в GSM сети и, используя сервис GPRS, подключают к Internet через шлюз оператора сотовой связи;- use GSM terminals, which are registered in the GSM network and, using the GPRS service, are connected to the Internet through the gateway of the cellular operator;
- приемопередачу данных осуществляют с использованием протокола на основе стека TCP/IP;- data transceiver is carried out using a protocol based on the TCP / IP stack;
- используют Internet-сервер с выделенным статическим IP-адресом;- use an Internet server with a dedicated static IP address;
- используют серверы сбора и обработки данных;- use data collection and processing servers;
- программное обеспечение сервера формируют из сервера каналов, конфигуратора сервера каналов, сервера опроса, конфигуратора сервера опроса, модуля телемеханики и управления, конфигуратора контроллеров, базы данных, сервера отчетов, WEB сервера;- server software is formed from a channel server, a channel server configurator, a polling server, a polling server configurator, a telemechanics and control module, controllers configurator, a database, a report server, a WEB server;
- автоматизированное рабочее место оператора оснащают специальным программным продуктом, обеспечивающим обмен с Internet-сервером, визуализацию данных и прочие сервисные функции;- the operator’s workstation is equipped with a special software product that provides exchange with the Internet server, data visualization and other service functions;
- обеспечивают доступ к просмотру данных об удаленных объектах.- provide access to view data about remote objects.
Прототипу свойственны следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:
- большое количество программных продуктов, составляющих программно-аппаратный комплекс, не является оптимальным;- a large number of software products that make up the software and hardware complex is not optimal;
- Internet-сервер и другие программные средства требуют существенных аппаратных ресурсов (не исключено их размещение на нескольких серверных станциях), что усложняет архитектуру системы, уменьшает быстродействие, снижает надежность, увеличивает ее стоимость;- The Internet server and other software tools require significant hardware resources (their placement on several server stations is not excluded), which complicates the system architecture, reduces performance, reduces reliability, and increases its cost;
- для отображения информации о состоянии удаленных объектов необходимо использовать специальную программу автоматизированного рабочего места, которая может быть установлена на ограниченном количестве компьютерных станций, при условии приобретения соответствующих лицензий.- to display information about the status of remote objects, it is necessary to use a special program of an automated workstation, which can be installed on a limited number of computer stations, subject to the acquisition of appropriate licenses.
Общие признаки описания [7] позволяют судить о том, что в данном случае в качестве ядра системы используется программно-аппаратный комплекс с использованием компонентно распределенной SCADA (WebSCADA). Поэтому все перечисленные недостатки способа можно отнести к принципиальным по отношению к SCADA (WebSCADA).General features of the description [7] allow us to judge that in this case, the software and hardware complex using component-distributed SCADA (WebSCADA) is used as the core of the system. Therefore, all of the above disadvantages of the method can be attributed to fundamental in relation to SCADA (WebSCADA).
В качестве прототипа системы выбрана телемеханическая система контроля и управления, применяемая в нефтедобывающей отрасли [8].A telemechanical control and management system used in the oil industry was selected as a prototype of the system [8].
Иерархия описываемой системы трехуровневая. На первом уровне системы телемеханики - станках-качалках нефтедобывающих скважин, насосных установках, пунктах учета тепловой и электрической энергии - устанавливаются измерительно-вычислительные комплексы «МЕГА». Они производят сбор данных с объекта контроля и управления, передают данные по каналу GSM GPRS на контроллер связи, установленный на втором иерархическом уровне системы и подключенный к серверу сбора данных и управления. Информация об объектах доступна диспетчерам, специалистам и руководителям на автоматизированных рабочих местах (АРМ), представляющих третий уровень иерархии. Массив компьютерных станций АРМ подключается к серверу сбора данных и управления с использованием проводных каналов связи. Общий поток данных от объекта к диспетчеру (специалисту, руководителю), таким образом, проходит следующие программно-аппаратные узлы: данные от объекта (первый уровень) - комплекс «МЕГА» (первый уровень) - канал связи GSM GPRS - контроллер связи (второй уровень) - сервер сбора данных и управления (второй уровень) - массив АРМ (третий уровень).The hierarchy of the described system is three-level. At the first level of the telemechanics system - rocking machines for oil wells, pumping units, metering stations for heat and electric energy - MEGA measuring and computing systems are installed. They collect data from the monitoring and control object, transfer data via the GSM GPRS channel to the communication controller installed at the second hierarchical level of the system and connected to the data acquisition and control server. Information about the facilities is available to dispatchers, specialists and managers at workstations (AWS), representing the third level of the hierarchy. An array of computer workstations AWP is connected to a data acquisition and control server using wired communication channels. Thus, the following software and hardware nodes pass the general data stream from the facility to the dispatcher (specialist, manager): data from the facility (first level) - MEGA complex (first level) - GSM GPRS communication channel - communication controller (second level ) - a server for data collection and control (second level) - an AWP array (third level).
Программное обеспечение сервера сбора данных и управления, а также автоматизированных рабочих мест (АРМ) представляет собой компонентно распределенную SCADA (WebSCADA).The software of the server for data collection and management, as well as workstations (AWS) is a component-distributed SCADA (WebSCADA).
Однако принципы построения и функционирование рассмотренной телемеханической системы не свободны от недостатков:However, the principles of construction and operation of the considered telemechanical system are not free from disadvantages:
- недостаточная в описании системы информация о типе используемого программного протокола пакетной передачи данных не позволяет однозначно судить об эффективности примененных принципов маршрутизации, адресации и защиты данных, унификации этого решения по отношению к существующим стандартным сетевым протоколам;- insufficient information in the system description about the type of software protocol used for packet data transmission does not allow us to unambiguously judge the effectiveness of the applied principles of routing, addressing and data protection, unification of this solution with respect to existing standard network protocols;
- использование SCADA предполагает необходимость подборки, установки и настройки на компьютерах АРМ соответствующей операционной системы, драйверов и прочего специализированного программного обеспечения;- the use of SCADA implies the need for selection, installation and configuration on the workstation computers of the corresponding operating system, drivers and other specialized software;
- информация, поступающая с объектов контроля и управления, доступна только для ограниченной группы пользователей, на компьютерах которых произведены все соответствующие настройки.- information from monitoring and control objects is available only for a limited group of users on whose computers all the relevant settings are made.
Применяемые SCADA (WebSCADA) могут быть собственной разработкой, либо разработкой известных фирм. При этом нужно иметь в виду, что процесс разработки SCADA достаточно сложен и требует существенных временных и финансовых затрат, что не может не отразиться на стоимости готового программного продукта. То есть локальность рассматриваемой системы влечет за собой необходимость приобретения соответствующих лицензий.Applied SCADA (WebSCADA) can be own development, or development of well-known companies. It should be borne in mind that the SCADA development process is quite complicated and requires significant time and financial costs, which cannot but affect the cost of the finished software product. That is, the locality of the system in question entails the need to acquire the appropriate licenses.
Таким образом, при использовании SCADA (WebSCADA) формируется система, рассчитанная на работу с ограниченным количеством устройств нижнего и верхнего уровней. Использование SCADA (WebSCADA) подразумевает размещение ее на нескольких программно-аппаратных серверах, требует существенных вычислительных ресурсов, компонуется из множества программных модулей, что, в итоге, обуславливает ее громоздкость, подверженность ошибкам и сбоям, относительно медленное выполнение функций.Thus, when using SCADA (WebSCADA), a system is formed that is designed to work with a limited number of lower and upper level devices. Using SCADA (WebSCADA) implies placing it on several software and hardware servers, requires significant computing resources, is composed of many software modules, which, as a result, causes its bulkiness, susceptibility to errors and failures, relatively slow execution of functions.
Также подобные системы характеризуются ограничением количества точек доступа к данным (станций оператора, диспетчерских пунктов), что не всегда является удобным - диспетчер может просмотреть всю необходимую информацию об объектах контроля и управления только со своего АРМ.Also, such systems are characterized by a limitation in the number of data access points (operator stations, control centers), which is not always convenient - the dispatcher can view all the necessary information about monitoring and control objects only from his workstation.
Задачей настоящего изобретения является создание компактной, функциональной и надежной телемеханической системы с неограниченным количеством точек регламентированного доступа к информации о состоянии удаленных объектов путем исключения SCADA (WebSCADA) из реализации проекта за счет:The objective of the present invention is to provide a compact, functional and reliable telemechanical system with an unlimited number of points of regulated access to information about the status of remote objects by eliminating SCADA (WebSCADA) from the project due to:
- введения в архитектуру системы единого сервера телемеханики, реализованного на базе выделенного Internet-сервера со статическим IP-адресом, одновременно обеспечивающего приемопередачу и обработку данных как на удаленные объекты контроля и управления, так и на автоматизированные рабочие места удаленных пользователей (функционально совмещенного в одном блоке);- introducing a unified telemechanics server into the system architecture, implemented on the basis of a dedicated Internet server with a static IP address, while simultaneously transmitting and processing data to both remote monitoring and control objects and to automated workstations of remote users (functionally combined in one unit );
- организации неограниченного регламентированного удаленного доступа к информации о состоянии объектов контроля и управления, при использовании стандартных Internet-браузеров, с возможностью контроля доступа и защиты информации в порядке классификации имен пользователей и применения системы паролей.- organization of unlimited regulated remote access to information about the state of objects of control and management, using standard Internet browsers, with the ability to control access and protect information in the classification of user names and the use of a password system.
Технический результат заключается в обеспечении возможности реализации эффективного дистанционного мониторинга и управления состоянием удаленных объектов при использовании недорогих каналов связи GSM GPRS, стека протоколов TCP/IP, программно-аппаратного обеспечения сети Internet, единого сервера телемеханики, выполненного путем функционального совмещения сервера сбора данных и управления и выделенного Internet-сервера со статическим IP-адресом, на одной программно-аппаратной платформе, комплекса серверных программных средств, установленного на едином сервере телемеханики и выполняющем функции визуализации, обработки и хранения данных, что обеспечивает архитектурную и программно-аппаратную компактность ядра телемеханической системы, повышает ее быстродействие, расширяет функциональность, снижает стоимость разработки и эксплуатации, повышает практическое удобство при использовании, что, в итоге, выгодно отличает данную систему от аналогов.The technical result consists in the possibility of implementing effective remote monitoring and control of the status of remote objects using low-cost GSM GPRS communication channels, TCP / IP protocol stack, Internet hardware and software, a single telemechanics server, made by combining the data collection and management server and a dedicated Internet server with a static IP address, on one software and hardware platform, a set of server software installed on a single telemechanics server and performing the functions of data visualization, processing and storage, which ensures the architectural and software-hardware compactness of the telemechanical system core, increases its speed, expands functionality, reduces the cost of development and operation, increases practical usability, which, ultimately, is beneficial distinguishes this system from analogues.
Технический результат достигается применением способа телемеханического контроля и управления, заключающемся в том, что:The technical result is achieved by applying the method of telemechanical control and management, which consists in the fact that:
- на каждый удаленный объект устанавливают контроллеры телемеханики, представляющие собой в настоящей системе контроллеры телеуправления;- telemechanics controllers are installed on each remote object, which are telecontrol controllers in the present system;
- с помощью контроллеров телеуправления собирают массивы данных по аналоговым, дискретным и цифровым интерфейсам (RS-232, RS-485, CAN), а также реализуют удаленное управление;- using telecontrollers, they collect data arrays via analog, discrete and digital interfaces (RS-232, RS-485, CAN), and also implement remote control;
- используют автоматизированные рабочие места;- use automated workstations;
- для приемопередачи данных между сервером телемеханики и контроллерами телеуправления используют протокол на основе стека TCP/IP;- for transmitting data between the telemechanics server and telecontrol controllers, a protocol based on the TCP / IP stack is used;
- в центре сбора и обработки данных устанавливают единый сервер телемеханики, который реализуют на базе выделенного Internet-сервера со статическим IP-адресом, путем совмещения функций приемопередачи данных с нижнего уровня системы на верхний, на одной программно-аппаратной платформе;- a single telemechanics server is installed in the data collection and processing center, which is implemented on the basis of a dedicated Internet server with a static IP address, by combining the functions of data transceiver from the lower level of the system to the upper, on one software and hardware platform;
- на едином сервере телемеханики устанавливают комплекс серверных программных средств для одновременного выполнения функций как по приемопередаче, так и по визуализации, обработке и хранению данных;- on a single telemechanics server, a set of server software is installed to simultaneously perform the functions of both transceiver and visualization, processing and storage of data;
- просмотр данных об удаленных объектах и выдачу команд управления организуют при использовании стандартных Web-браузеров с заданием IP-адреса единого сервера телемеханики;- viewing data on remote objects and issuing control commands is organized using standard Web browsers with the IP address of a single telemechanics server;
- доступ к просмотру данных и выдаче команд управления на удаленные объекты при использовании стандартных Web-браузеров регламентируют системой имен пользователей (login) и паролей (password);- access to viewing data and issuing control commands to remote objects using standard Web browsers is regulated by a system of user names (login) and passwords (password);
- в качестве каналов связи единого сервера телемеханики, удаленных контроллеров телеуправления и автоматизированных рабочих мест используют линии Internet.- Internet channels are used as communication channels of a single telemechanics server, remote telecontrol controllers, and workstations.
Описанный способ может быть реализован телемеханической системой контроля и управления удаленными объектами, содержащей собственно удаленные объекты, контроллеры телеуправления с интегрированными модемами GSM GPRS, каналы периферийной связи, антенно-фидерные устройства контроллеров телеуправления, GSM GPRS-каналы приемопередачи данных с использованием программного протокола на основе стека TCP/IP, антенно-фидерные устройства мобильного оператора, GSM GPRS-сервер мобильного оператора связи, сервер сбора данных и управления, выделенный Internet-сервер со статическим IP-адресом, автоматизированные рабочие места, а также комплекс серверных программных средств, Internet-канал связи, обеспечивающий обмен данными между GSM GPRS сервером мобильного оператора связи, сервером сбора данных и управления и автоматизированными рабочими местами, при этом:The described method can be implemented by a telemechanical system for monitoring and controlling remote objects containing remote objects themselves, telecontrol controllers with integrated GSM GPRS modems, peripheral communication channels, antenna-feeder devices for telecontrol controllers, GSM GPRS data transmission channels using a stack-based software protocol TCP / IP, antenna-feeder devices of the mobile operator, GSM GPRS server of the mobile operator, data acquisition and control server, dedicated Internet server an er with a static IP address, automated workstations, as well as a set of server software, an Internet communication channel that provides data exchange between the GSM GPRS server of a mobile operator, a data collection and management server and workstations, while:
- сервер сбора данных и управления функционально совмещен с выделенным Internet-сервером со статическим IP-адресом, с получением единого сервера телемеханики;- the data collection and control server is functionally combined with a dedicated Internet server with a static IP address, with the receipt of a single telemechanics server;
- комплекс серверных программных средств установлен на едином сервере телемеханики и реализован средствами Web-программирования;- a set of server software is installed on a single telemechanics server and implemented by means of Web-programming;
- комплекс серверных программных средств состоит из подпрограммы приемопередачи и подпрограммы визуализации, обработки, хранения данных;- a set of server software consists of a transceiver subroutine and a subroutine for visualization, processing, and data storage;
- данная система обеспечивает неограниченное количество точек регламентируемого доступа к информации об удаленных объектах, при использовании стандартных Web-браузеров с заданием IP-адреса единого сервера телемеханики, применения системы имен пользователей (login) и паролей (password).- this system provides an unlimited number of points of regulated access to information about remote objects when using standard Web browsers with setting the IP address of a single telemechanics server, using a system of user names (login) and passwords (password).
Технический результат обеспечивается тем, что:The technical result is ensured by the fact that:
- сбор данных и управление удаленными объектами осуществляется контроллерами телеуправления с использованием периферийных каналов связи. Приемопередача данных осуществляется с использованием интегрированных в контроллеры телеуправления модемов GSM GPRS и соответствующих антенно-фидерных устройств. Контроллеры телеуправления используют доступные недорогие каналы связи GSM GPRS, стек протоколов TCP/IP, что позволяет применять для приемопередачи данных программно-аппаратные средства каналов связи сети Internet;- data collection and management of remote objects is carried out by telecontrollers using peripheral communication channels. Data reception and transmission is carried out using GSM GPRS modems and corresponding antenna-feeder devices integrated into telecontrol controllers. Telecontrollers use affordable low-cost GSM GPRS communication channels, the TCP / IP protocol stack, which makes it possible to use software and hardware for Internet communication channels for data transmission;
- GPRS-сервер мобильного оператора связи осуществляет приемопередачу, адресацию и маршрутизацию пакетов данных в системе протокола TCP/IP каналов связи Internet, что позволяет организовать сквозной обмен данными между удаленными контроллерами телеуправления и единым сервером телемеханики, с обеспечением высокой скорости и достоверности передачи данных;- The GPRS server of the mobile telecom operator transmits, addresses, and routes data packets in the TCP / IP protocol system of the Internet communication channels, which allows organizing end-to-end data exchange between remote telecontrol controllers and a single telemechanics server, ensuring high speed and reliability of data transmission;
- совмещение на единой программмно-аппаратной платформе серверных аппаратных средств (единого сервера телемеханики) и комплекса серверных программных средств, состоящего из подпрограмм приемопередачи, визуализации, обработки и хранения данных и выполненного при использовании Web-программирования, позволяет сформировать оптимальное по объему, функциональности, надежности и быстродействии ядро телемеханической системы, что принципиально выгодно отличает рассматриваемую систему от архитектур с использованием SCADA;- combination of server hardware (a single telemechanics server) on a single software and hardware platform and a set of server software tools, consisting of transmission, visualization, data processing and storage routines and performed using Web programming, allows you to create an optimal volume, functionality, reliability and the speed of the core of the telemechanical system, which fundamentally distinguishes the considered system from architectures using SCADA;
- компоновка ядра системы на едином сервере телемеханики позволяет масштабировать систему (подключать дополнительные устройства нижнего и верхнего уровней приемопередачи данных) телемеханики при условии минимальных дополнительных программно-аппаратных, материальных и трудовых затрат;- the layout of the system core on a single telemechanics server allows you to scale the system (connect additional devices of the lower and upper levels of data transceiver) telemechanics subject to minimal additional software and hardware, material and labor costs;
- данная система обеспечивает неограниченное количество точек регламентируемого доступа к информации об удаленных объектах, при использовании стандартных Web-браузеров с заданием IP-адреса единого сервера телемеханики, применения системы имен пользователей (login) и паролей (password).- this system provides an unlimited number of points of regulated access to information about remote objects when using standard Web browsers with setting the IP address of a single telemechanics server, using a system of user names (login) and passwords (password).
В итоге, применение заявляемых способа и телемеханической системы позволяет осуществить эффективный дистанционный мониторинг и управление удаленными объектами.As a result, the application of the inventive method and telemechanical system allows for effective remote monitoring and control of remote objects.
На фиг.1 приведена архитектура телемеханической системы контроля и управления удаленными объектами, содержащая собственно удаленные объекты 1; контроллеры телеуправления с интегрированными модемами GSM GPRS 2; каналы периферийной связи 3; антенно-фидерные устройства контроллеров телеуправления 4; GSM GPRS каналы приемопередачи данных 5; антенно-фидерные устройства мобильного оператора 6; GSM GPRS сервер мобильного оператора связи 7; Internet-канал связи 8; единый сервер телемеханики 9 с установленным на нем комплексом серверных программных средств 10, состоящим из подпрограммы приемопередачи данных 11 и подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных 12; каналы связи Intranet/Internet 13; автоматизированные рабочие места 14.Figure 1 shows the architecture of a telemechanical system for monitoring and control of remote objects, containing the actual remote objects 1; telecontrol controllers with integrated GSM GPRS 2 modems; peripheral communication channels 3; antenna-feeder devices of telecontrol controllers 4; GSM GPRS data transceiver channels 5; antenna-feeder devices of the mobile operator 6; GSM GPRS server of mobile operator 7; Internet communication channel 8; a single telemechanics server 9 with a set of server software 10 installed on it, consisting of a data transceiver subroutine 11 and a data visualization, processing and storage subroutine 12; communication channels Intranet / Internet 13; workstations 14.
Контроллеры телеуправления 2 через канал периферийной связи 3 считывают данные и осуществляют оконечное управление удаленными объектами 1 (по аналоговым, дискретным входам и цифровым интерфейсам).Telecontrol controllers 2 through the peripheral communication channel 3 read data and carry out terminal control of remote objects 1 (via analog, digital inputs and digital interfaces).
В начале своей работы контроллеры телеуправления 2 при использовании антенно-фидерных устройств 4 обнаруживают сеть 5 стандарта GSM 900/1800, формируют запросы регистрации через антенно-фидерные устройства 6 и GPRS сервер мобильного оператора 7 на единый сервер телемеханики 9, используя протокол TCP/IP Internet-канала связи 8. Единый сервер телемеханики 9 имеет статический адрес и порт в системе адресации TCP/IP. При регистрации на едином сервере телемеханики 9 каждый контроллер телеуправления 2 получает динамический адрес и порт в системе адресации TCP/IP, этот адрес единый сервер телемеханики 9 хранит как идентификатор контроллера телеуправления 2 в течение всего сеанса связи. После регистрации на едином сервере телемеханики 9 контроллер телеуправления 2 готов к передаче данных о режиме и параметрах работы удаленного объекта 1, а также к приему команд управления от станций автоматизированных рабочих мест 14 через единый сервер телемеханики 9.At the beginning of their work, telecontrol controllers 2 using antenna-feeder devices 4 detect a network 5 of the GSM 900/1800 standard, form registration requests through antenna-feeder devices 6 and GPRS server of a mobile operator 7 to a single telemechanics server 9, using the TCP / IP Internet protocol communication channel 8. A single telemechanics server 9 has a static address and port in the TCP / IP addressing system. When registering on a single telemechanics server 9, each telecontrol controller 2 receives a dynamic address and port in the TCP / IP addressing system, this address is stored by a single telemechanics server 9 as the identifier of the telecontrol controller 2 during the entire communication session. After registering on a single telemechanics server 9, the telecontrol controller 2 is ready to transmit data about the operation mode and parameters of the remote object 1, as well as to receive control commands from workstations 14 through a single telemechanics server 9.
Для удержания канала связи 5, через определенные интервалы времени, контроллер телеуправления 2 формирует тестовые посылки KEEP ALIVE на единый сервер телемеханики 9.To hold the communication channel 5, at certain intervals, the telecontrol controller 2 generates KEEP ALIVE test messages to a single telemechanics server 9.
В процессе работы контроллер телеуправления 2 регулярно обновляет данные о режиме и параметрах работы удаленного объекта 1. В контроллере телеуправления 2 могут быть реализованы специализированные алгоритмы обработки данных: аналоговая/цифровая фильтрация, функция приема данных при нестабильном ответе удаленного объекта 1 через цифровые интерфейсы, а также функции «скользящего среднего» для основных параметров ее работы. Полученные данные передаются через определенные интервалы времени, которые формирует единый сервер телемеханики 9, направляя запросы в контроллер телеуправления 2. Кроме того, в системе телемеханики может быть организован внеочередной запрос данных, по команде с автоматизированного рабочего места 14, имеющего право такого запроса. Режим работы удаленных объектов 1 также может быть изменен по команде с автоматизированного рабочего места 14, имеющего право реализации команд управления. Связь автоматизированных рабочих мест 14 с единым сервером телемеханики 9 осуществляется по каналу связи Intranet/Internet 13.In the process of operation, the telecontrol controller 2 regularly updates the data on the operation mode and parameters of the remote object 1. The telecontrol controller 2 can implement specialized data processing algorithms: analog / digital filtering, the function of receiving data when the remote object 1 is unstable via digital interfaces, and the moving average function for the main parameters of its operation. The received data is transmitted at certain time intervals, which a single telemechanics server 9 forms, sending requests to the telecontrol controller 2. In addition, an extraordinary data request can be organized in the telemechanics system, by command from an automated workstation 14 that has the right to such a request. The operating mode of remote objects 1 can also be changed by command from an automated workstation 14, which has the right to implement control commands. The connection of workstations 14 with a single telemechanics server 9 is carried out via the Intranet / Internet 13 communication channel.
В случае возникновения определенных событий (открытие/закрытие двери объекта, включение/выключение питания ~ 220 В, 50 Гц, возникновение ошибки удаленного объекта 1) контроллер телеуправления 2 самостоятельно инициирует и формирует информационные посылки на единый сервер телемеханики 9. Работа и приемопередача данных от контроллера телеуправления 2 в случае выключения питания ~ 220 В, 50 Гц осуществляется при использовании резервного источника питания (аккумулятора).In the event of certain events (opening / closing the door of an object, turning on / off power ~ 220 V, 50 Hz, an error occurs at a remote object 1), the telecontrol controller 2 independently initiates and generates information messages to a single telemechanics server 9. Operation and data transmission from the controller remote control 2 in case of power off ~ 220 V, 50 Hz is carried out using a backup power source (battery).
Данные, приходящие от массива «удаленные объекты 1 - контроллеры телеуправления 2», обрабатываются в комплексе серверных программных средств 10 единого сервера телемеханики 9. Этот программный комплекс, состоящий из подпрограммы приемопередачи данных и подпрограммы их визуализации, позволяет принимать, обрабатывать, визуализировать, хранить данные по каждой учетной точке удаленных объектов 1.Data coming from the array “remote objects 1 - telecontrollers 2” is processed in the server software package 10 of a single telemechanics server 9. This software package, consisting of a data transceiver subroutine and a visualization subroutine, allows you to receive, process, visualize, store data for each accounting point of remote objects 1.
Единый сервер телемеханики 9 имеет статический адрес и порт в системе адресации TCP/IP, что позволяет реализовать регистрацию и доступ к подпрограмме приемопередачи данных 11, организующей связь с массивом контроллеров телеуправления 2, и организовать доступ к подпрограмме визуализации данных 12, обеспечивающей связь с массивом станций автоматизированных рабочих мест 14. В результате диспетчер (специалист, руководитель) может просмотреть данные о каждом удаленном объекте 1, задав IP-адрес в строке собственного браузера станции автоматизированного рабочего места 14, введя имя (login) и пароль (password). При этом открывается экранная форма WEB-интерфейса, предоставляющая функции просмотра, обработки данных по каждому удаленному объекту 1, а также функции управления (зависит от прав пользователя).A single telemechanics server 9 has a static address and port in the TCP / IP addressing system, which allows registering and accessing the data transceiver subroutine 11, which organizes communication with the telecontrol controller array 2, and organizes access to the data visualization subroutine 12, which provides communication with the array of stations workstations 14. As a result, the dispatcher (specialist, manager) can view data about each remote object 1 by setting the IP address in the line of the browser of the automation station Foot workplace 14, entering a name (login) and password (password). This opens the screen form of the WEB-interface, which provides functions for viewing, processing data for each remote object 1, as well as management functions (depends on user rights).
Таким образом, заявляемые способ телемеханического контроля и управления удаленными объектами и телемеханическая система предполагают прохождение данных через три следующих уровня преобразования: объекты 1 (первый уровень) - контроллер телеуправления 2 (первый уровень) - канал связи GSM GPRS 5 - сервер GPRS мобильного оператора 7 (второй уровень) - единый сервер телемеханики 9, подпрограмма приемопередачи данных 11 комплекса серверных программных средств 10 (второй уровень) - единый сервер телемеханики 9, подпрограмма визуализации, обработки и хранения данных 12 комплекса серверных программных средств 10 (третий уровень) - автоматизированное рабочее место 14 (третий уровень).Thus, the claimed method of telemechanical monitoring and control of remote objects and a telemechanical system involves passing data through the following three levels of conversion: objects 1 (first level) - telecontrol controller 2 (first level) - communication channel GSM GPRS 5 - GPRS server of mobile operator 7 ( second level) - a single telemechanics server 9, a data transceiver subroutine 11 of a set of server software 10 (second level) - a single telemechanics server 9, a visualization, processing and storage subroutine Nia complex data server 12 software 10 (third layer) - workstation 14 (third layer).
Единый сервер телемеханики позволяет совместить в одном функциональном блоке второй и третий уровни приемопередачи данных в архитектуре системы и, таким образом, на одной программно-аппаратной платформе одновременно реализовать как функции приемопередачи данных от контроллеров телеуправления удаленных объектов, так и функции обработки, передачи этих данных на автоматизированные рабочие места удаленных пользователей. При этом ввод и вывод данных с единого сервера телемеханики на различные уровни иерархии телемеханической системы осуществляется с использованием каналов связи Internet, что также является принципиальным отличием способа и реализующей его телемеханической системы.A single telemechanics server allows you to combine the second and third levels of data transceiver in the system architecture in one functional unit and, thus, simultaneously implement both the functions of transmitting data from telecontrollers of remote objects and the functions of processing and transferring these data to one software and hardware platform Workstations for remote users. In this case, the input and output of data from a single telemechanics server to various levels of the telemechanical system hierarchy is carried out using Internet communication channels, which is also a fundamental difference between the method and the telemechanical system that implements it.
Использование контроллеров телеуправления, преобразующих данные с контролируемых объектов в IP-пакеты, с последующей передачей по GSM GPRS-каналу на единый сервер телемеханики со статическим IP-адресом, на котором установлен комплекс серверных программных средств с подпрограммой приемопередачи и подпрограммой их визуализации, позволяет осуществить прямой доступ информации от удаленных объектов контроля и управления на общедоступный выделенный Internet-сервер. При этом совмещение программно-аппаратных функций приемопередачи, обработки, визуализации и хранения данных на едином выделенном Internet-сервере телемеханики обеспечивает компактность и функциональность архитектуры. В то же время использование SCADA подразумевает размещение ее на нескольких программно-аппаратных серверах, требует существенных вычислительных ресурсов, компонуется из множества программных модулей, что, в итоге, обуславливает ее громоздкость, подверженность ошибкам и сбоям, относительно медленное выполнение функций, при относительно высокой стоимости соответствующих компонентов и лицензий.The use of telecontrol controllers that convert data from monitored objects into IP packets, followed by transmission via a GSM GPRS channel to a single telemechanics server with a static IP address, on which a set of server software is installed with a transceiver subroutine and a visualization subroutine, allows direct access to information from remote objects of control and management on a public dedicated Internet-server. At the same time, the combination of the software and hardware functions of the transceiver, processing, visualization and storage of data on a single dedicated Internet telemechanics server ensures the compactness and functionality of the architecture. At the same time, the use of SCADA implies placing it on several software and hardware servers, requires significant computing resources, is composed of many software modules, which, as a result, determines its cumbersomeness, susceptibility to errors and failures, relatively slow execution of functions, at a relatively high cost related components and licenses.
Обмен данными по GSM GPRS-каналам соответствует требованиям, предъявляемым к автоматизированным системам, таким как достоверность, надежность, качество передачи данных. Это позволяет производить мониторинг распределенных (удаленных) объектов и своевременно формировать управляющие сигналы.Data exchange via GSM GPRS-channels meets the requirements for automated systems, such as reliability, reliability, quality of data transfer. This allows you to monitor distributed (remote) objects and timely generate control signals.
Комплекс серверных программных средств, состоящий из подпрограммы приемопередачи и подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных, выполняет функции громоздкой и дорогостоящей SCADA и позволяет исключить ее из проекта. При этом он реализован средствами Web-программирования и обладает гораздо более оптимальными показателями по комплексному критерию «функциональность - программно-аппаратные затраты - производительность».A set of server software tools, consisting of a transceiver subroutine and a visualization, data processing and storage subroutine, performs the functions of a cumbersome and expensive SCADA and allows you to exclude it from the project. Moreover, it is implemented by means of Web-programming and has much more optimal performance according to the comprehensive criterion of "functionality - hardware and software costs - performance."
Удаленный доступ к данным и формирование управляющих команд на удаленные объекты контроля и управления в телемеханической системе реализован на основе классификации имен пользователей (login) и применения системы паролей (password).Remote access to data and the formation of control commands for remote monitoring and control objects in the telemechanical system is implemented based on the classification of user names (login) and the use of a password system (password).
Технико-экономическое преимущество предлагаемого подхода заключается в том, что реализация системы как готового программно-аппаратного решения для увеличения количества автоматизированных рабочих мест удаленных пользователей и расширения количества логинов и паролей доступа к системе не требует дополнительного приобретения лицензий. Таким образом, доступ к данным становится неограниченным.The technical and economic advantage of the proposed approach is that the implementation of the system as a ready-made software and hardware solution for increasing the number of workstations for remote users and expanding the number of logins and passwords for accessing the system does not require additional license acquisition. Thus, access to data becomes unlimited.
Настоящий способ и реализующая его система позволяют получить эффективное средство мониторинга и управления удаленными объектами, работающими в режиме реального времени, при сокращении времени и затрат на разработку телемеханической системы, оптимизации ее работы.The present method and its implementing system make it possible to obtain an effective monitoring and control tool for remote objects operating in real time, while reducing the time and cost of developing a telemechanical system, and optimizing its operation.
В итоге, использование предлагаемого способа и телемеханической системы для его осуществления позволяют создавать надежные системы с неограниченным количеством точек регламентируемого доступа к информации.As a result, the use of the proposed method and the telemechanical system for its implementation allows you to create reliable systems with an unlimited number of points of regulated access to information.
Предлагаемый способ и реализующая его телемеханическая система контроля и управления могут быть применены для мониторинга и управления различными удаленными объектами: станциями катодной защиты, газорегуляторными пунктами, магистральными трубопроводами, объектами энергетики.The proposed method and the telemechanical monitoring and control system that implements it can be used to monitor and control various remote objects: cathodic protection stations, gas control points, trunk pipelines, and power facilities.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №30207, МПК (7) G08B 13/22, 18.02.2003.1. RF patent No. 30207, IPC (7) G08B 13/22, 02/18/2003.
2. Патент РФ №2304740, МПК (7) F17D 5/00, 06.04.2005.2. RF patent No. 2304740, IPC (7) F17D 5/00, 04/06/2005.
3. Рекламный проспект ООО «Элтех». Комплекс GSM мониторинга станций катодной защиты Тверца 900 «Тверца монитор».3. Advertising brochure of LLC "Elteh". The GSM complex of monitoring stations of cathodic protection Tverza 900 "Tvertsa monitor.
4. Патент РФ №62722, МПК (8) G07C 11/00, 07.02.2007.4. RF patent №62722, IPC (8) G07C 11/00, 02/07/2007.
5. Патент РФ №29594, МПК (7) G05B 19/00, 25.11.2002.5. RF patent No. 29594, IPC (7) G05B 19/00, 11/25/2002.
6. Рекламный проспект ООО НПП «Сфера». Программно-технический комплекс «СКАТ - 4».6. Advertising brochure LLC NPP "Sphere". Software and hardware complex "SKAT - 4".
7. Рекламный проспект ООО «Аналитика». Телеизмерение, телесигнализация и телеуправление на объектах электрических сетей.7. Advertising brochure of LLC “Analytics”. Telemetry, telealarm and telecontrol at electric network facilities.
8. Патент РФ №66550, МПК (8) G01R 22/00, 16.04.2007.8. RF patent №66550, IPC (8) G01R 22/00, 04.16.2007.
Claims (4)
сервер сбора данных и управления функционально совмещен с выделенным Internet-сервером со статическим IP-адресом, с получением единого сервера телемеханики;
комплекс серверных программных средств установлен на едином сервере телемеханики и реализован средствами Web-программирования;
комплекс серверных программных средств состоит из подпрограммы приемопередачи и подпрограммы визуализации, обработки, хранения данных.3. A telemechanical system for monitoring and controlling remote objects, containing remote objects, telecontrol controllers with integrated GSM GPRS modems, peripheral communication channels, antenna-feeder devices for telecontrol controllers, GSM GPRS data transmission channels using a software protocol based on the TCP / IP stack, antenna-feeder devices of a mobile operator, GSM GPRS server of a mobile operator, data collection and control server, a dedicated Internet server with a static IP address, automated p bochie space, characterized in that its composition also includes a complex of server software, Internet-communication channel providing communication between the GSM GPRS mobile operator communication server, data collection and management server and workstations, wherein:
the data collection and control server is functionally combined with a dedicated Internet server with a static IP address, to obtain a single telemechanics server;
a set of server software is installed on a single telemechanics server and implemented by means of Web-programming;
a complex of server software consists of a transceiver subroutine and a subroutine for visualization, processing, and data storage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121634/08A RU2455768C2 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Method for telemechanical monitoring and control of objects using gsm gprs communication channel, single teleautomatics server and teleautomatical system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121634/08A RU2455768C2 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Method for telemechanical monitoring and control of objects using gsm gprs communication channel, single teleautomatics server and teleautomatical system for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010121634A RU2010121634A (en) | 2011-12-10 |
RU2455768C2 true RU2455768C2 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=45405015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010121634/08A RU2455768C2 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Method for telemechanical monitoring and control of objects using gsm gprs communication channel, single teleautomatics server and teleautomatical system for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455768C2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8767694B2 (en) | 2012-09-28 | 2014-07-01 | Kaspersky Lab, Zao | System and method for performing administrative tasks on mobile devices |
RU2534397C2 (en) * | 2012-12-25 | 2014-11-27 | Александр Александрович Скрипкин | System for pipeline operation mode monitoring and regulation |
RU2554524C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Device for remote monitoring and analysis of operation of technical means of mobile exhibition and lecturing complex |
RU2642365C1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-24 | Олег Александрович Кузнецов | Method of telemechanical control and management of remote objects |
RU182850U1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Уфа" | LINEAR TELEMECHANIC SYSTEM WITH SERVER RESERVATION |
RU2666105C1 (en) * | 2015-06-19 | 2018-09-05 | Ирина Владимировна Куртис | Communication system of remote object control |
RU2832388C1 (en) * | 2024-06-18 | 2024-12-23 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Pumping unit operation control device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU20164U1 (en) * | 2001-06-20 | 2001-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Радио-ТМ" | RADIOTELEMETRIC CONTROL AND MANAGEMENT SYSTEM |
RU66550U1 (en) * | 2007-04-16 | 2007-09-10 | Степан Владимирович Зубков | SOFTWARE AND TECHNICAL COMPLEX FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF DISTRIBUTED TECHNOLOGICAL PROCESSES |
RU2342774C2 (en) * | 2005-07-27 | 2008-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Источник-Про" | Method of transmission of telemechanical information from several control points on blanket physical communication channel |
-
2010
- 2010-05-27 RU RU2010121634/08A patent/RU2455768C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU20164U1 (en) * | 2001-06-20 | 2001-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Радио-ТМ" | RADIOTELEMETRIC CONTROL AND MANAGEMENT SYSTEM |
RU2342774C2 (en) * | 2005-07-27 | 2008-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Источник-Про" | Method of transmission of telemechanical information from several control points on blanket physical communication channel |
RU66550U1 (en) * | 2007-04-16 | 2007-09-10 | Степан Владимирович Зубков | SOFTWARE AND TECHNICAL COMPLEX FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF DISTRIBUTED TECHNOLOGICAL PROCESSES |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Интернет-демонстрация удаленного управления технологическим процессом через web и с мобильных телефонов, 05.03.2008, [он-лайн], [найдено 18.07.2011], найдено в Интернет: <URL:http://web.archive.org/web/20080305192532/http://www.adastra.ru/product/runtime/scada/DataCenter/webscada/>. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8767694B2 (en) | 2012-09-28 | 2014-07-01 | Kaspersky Lab, Zao | System and method for performing administrative tasks on mobile devices |
RU2526754C2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-08-27 | Закрытое акционерное общество "Лаборатория Касперского" | System and method for selecting mobile device control functions |
RU2534397C2 (en) * | 2012-12-25 | 2014-11-27 | Александр Александрович Скрипкин | System for pipeline operation mode monitoring and regulation |
RU2554524C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Device for remote monitoring and analysis of operation of technical means of mobile exhibition and lecturing complex |
RU2666105C1 (en) * | 2015-06-19 | 2018-09-05 | Ирина Владимировна Куртис | Communication system of remote object control |
RU2642365C1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-24 | Олег Александрович Кузнецов | Method of telemechanical control and management of remote objects |
RU182850U1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Уфа" | LINEAR TELEMECHANIC SYSTEM WITH SERVER RESERVATION |
RU2832388C1 (en) * | 2024-06-18 | 2024-12-23 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Pumping unit operation control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010121634A (en) | 2011-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3301783B1 (en) | Protection and control system for intelligent substation based on industrial internet architecture | |
JP6279703B1 (en) | Software definition realization method based on protection control system of smart substation | |
Saleem et al. | Internet of things-aided smart grid: technologies, architectures, applications, prototypes, and future research directions | |
RU2455768C2 (en) | Method for telemechanical monitoring and control of objects using gsm gprs communication channel, single teleautomatics server and teleautomatical system for its implementation | |
CN103685215A (en) | Power communication operation and maintenance mobile system and power communication operation and maintenance method | |
CN107018203A (en) | A kind of frequency converter remote monitoring control method | |
US8966117B1 (en) | System for discovering routers in a communication path of a supervisory control and data acquisition system | |
CN104683190A (en) | Webmaster managed network simulation system and webmaster managed network simulation method | |
CN105790990A (en) | Method and system for monitoring and managing power distribution and utilization communication business | |
CN108965036A (en) | Configure across public network equipment exchanging visit method, system, server and storage medium | |
US9100318B1 (en) | Method for discovering routers in a communication path of a supervisory control and data acquisition system | |
CN103888289B (en) | Gateway control method, gateway, management and control device and system | |
CN112671596A (en) | Remote control automatic test system and test method | |
CN108738107A (en) | A kind of wireless connection means of communication of factory production system | |
CN112000659A (en) | Basic application system suitable for intelligent terminal equipment of power distribution station | |
RU101545U1 (en) | TELEMECHANICAL SYSTEM OF CONTROL AND MANAGEMENT OF CATHODE PROTECTION STATIONS | |
CN213024482U (en) | Redundant monitoring management system of soil remediation station | |
CN117175803A (en) | Wireless communication method and system for distribution line | |
CN114760318B (en) | Edge computing management method and system | |
Marian et al. | A DNP3-based SCADA architecture supporting electronic signatures | |
KR101037368B1 (en) | Apparatus and method for providing data integration | |
CN207150253U (en) | Monitoring system for power transformation operation and maintenance | |
CN109858771B (en) | A method and system for evaluating the interoperability level of smart substations | |
CN114430422B (en) | Intelligent mobile inspection system and method | |
CN201213305Y (en) | Radio network test system based on automatic calling test module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170528 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200626 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |