RU78334U1 - ENERGY INDEPENDENT DEVICE FOR AUTOMATED REMOTE ENVIRONMENTAL MONITORING - Google Patents

Abstract

Translated fromRussian

Полезная модель предназначена для использования в экологических информационных системах в районах нефтегазовых месторождений, транспортировки нефти и газа, металлургических и химических производств, автотрасс, санитарных и жилых зон. Предлагаемое устройство состоит из метеорологических датчиков, датчиков экологического мониторинга, первичного преобразователя измеренных сигналов, подключенного к каждому из датчиков, блока измерения, блока автономного питания, блока управления режимами работы устройства, блока сопряжения с внешними устройствами, блока управления и связи, включающего в себя модем сотовой связи, антенну и запоминающее устройство, обрабатывающего информацию с блока измерения, передающего обработанные данные на диспетчерский пункт, оснащенный автоматизированным рабочим местом. Конструкция энергонезависимого устройства для автоматизированного дистанционного мониторинга окружающей среды позволяет экономично осуществлять эффективный контроль параметров окружающей среды, удобную и надежную передачу информации по средствам сотовой связи, используя автономное питание. Автоматический переход устройства в энергосберегающий режим работы позволяет увеличить срок службы автономной батареи за счет минимизации потерь мощности.The utility model is intended for use in environmental information systems in the areas of oil and gas fields, oil and gas transportation, metallurgical and chemical industries, highways, sanitary and residential areas. The proposed device consists of meteorological sensors, environmental monitoring sensors, a primary transducer of measured signals connected to each of the sensors, a measurement unit, an autonomous power supply unit, a device operating mode control unit, an interface unit with external devices, a control and communication unit including a modem a cellular communication antenna and a storage device that processes information from the measurement unit, transmitting the processed data to a control room equipped with an automatic tizizirovannym workplace. The design of a non-volatile device for automated remote environmental monitoring allows cost-effective efficient monitoring of environmental parameters, convenient and reliable transmission of information via cellular communications, using autonomous power. Automatic transfer of the device to an energy-saving mode of operation allows you to increase the battery life by minimizing power losses.

Description

Translated fromRussian

Предлагаемое устройство относится к области автоматизированного контроля состояния окружающей среды, в частности в экологических информационных системах в районах нефтегазовых месторождений, транспортировки нефти и газа, металлургических и химических производств, автотрасс, санитарных и жилых зон. Устройство также может быть использовано при конструировании систем аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона.The proposed device relates to the field of automated environmental monitoring, in particular in environmental information systems in the areas of oil and gas fields, oil and gas transportation, metallurgical and chemical industries, highways, sanitary and residential areas. The device can also be used in the design of emergency and ecological monitoring systems for the environment of the region.

Известна станция экологического контроля окружающей среды [Патент РФ №2196347, кл. G01W 1/02, 2003 год], которая содержит теплоизоляционный корпус с крышкой, внутри которого размещены системы контроля, измерения с приборами и агрегатами, водосборную емкость, система сбора и отвода конденсата влаги, выполненная в виде сетки из влагопоглощающего материала.Known station environmental environmental monitoring [RF Patent No. 2196347, class. G01W 1/02, 2003], which contains a heat-insulating casing with a lid, inside of which are placed monitoring systems, measurements with instruments and assemblies, a drainage tank, a system for collecting and removing moisture condensate, made in the form of a grid of moisture-absorbing material.

Известно устройство экологического контроля окружающей среды [Патент РФ №2197743, кл. G01W 1/02, 2003 год], содержащее герметичный корпус с крышкой обтекаемой формы, размещенные внутри корпуса измерительные приборы и закрепленную на корпусе метеомачту в виде трубы с датчиковой метеоаппаратурой.A device for environmental environmental monitoring is known [RF Patent No. 2197743, cl. G01W 1/02, 2003], comprising a sealed enclosure with a streamlined cover, measuring instruments placed inside the enclosure and a weather tower fixed to the enclosure in the form of a pipe with sensor meteorological equipment.

Недостатками известных станций экологического контроля окружающей среды являются высокие массогабаритные параметры, невозможность удаленного мониторинга, недостаточный объем получаемой информации о состоянии окружающей среды.The disadvantages of the known environmental monitoring stations are the high weight and size parameters, the inability to remotely monitor, and the insufficient amount of information received about the state of the environment.

Наиболее близким техническим решением является устройство для автоматизированного дистанционного мониторинга окружающей среды [Патент РФ №68714, кл. G01W 1/00, 2007 год], которое включает в себя метеорологические датчики, первичный преобразователь измеренных сигналов, блок измерения и индикации, блок бесперебойного питания, приборную панель с цифровыми индикаторами, блок сопряжения с внешними устройствами, а также датчики экологического мониторинга, блок управления и связи.The closest technical solution is a device for automated remote environmental monitoring [RF Patent No. 68714, cl. G01W 1/00, 2007], which includes meteorological sensors, a measured signal primary converter, a measurement and indication unit, an uninterruptible power supply unit, a dashboard with digital indicators, an interface unit with external devices, as well as environmental monitoring sensors, a control unit and communication.

Недостатком прототипа является зависимость устройства от сетей переменного тока, а также невозможность перехода работы устройства в режим сниженного энергопотребления.The disadvantage of the prototype is the dependence of the device on AC networks, as well as the inability to switch the operation of the device to a mode of reduced power consumption.

В основу полезной модели положена задача создания такого устройства экологического мониторинга, которое обеспечивало бы эффективный контроль параметров окружающей среды, удобную и надежную передачу информации по средствам сотовой связи, автономнуюThe utility model is based on the task of creating such an environmental monitoring device that would provide effective control of environmental parameters, convenient and reliable transmission of information via cellular communications, and autonomous

энергонезависимую работу и возможность автоматического перехода на энергосберегающий режим работы.non-volatile operation and the ability to automatically switch to an energy-saving mode of operation.

Поставленная задача достигается тем, что в энергонезависимое устройство для автоматизированного дистанционного мониторинга окружающей среды, включающее в себя метеорологические датчики, первичный преобразователь измеренных сигналов, подключенный к каждому из датчиков, блок измерения, блок сопряжения с внешними устройствами, датчики экологического мониторинга, блок управления и связи, включающий в себя модем сотовой связи, антенну и запоминающее устройство, обрабатывающий информацию с блока измерения, передающий обработанные данные на диспетчерский пункт, оснащенный автоматизированным рабочим местом, дополнительно включены блок автономного питания и блок управления режимами работы устройства.The problem is achieved in that in a non-volatile device for automated remote environmental monitoring, including meteorological sensors, a primary transducer of measured signals connected to each of the sensors, a measurement unit, an interface unit with external devices, environmental monitoring sensors, a control and communication unit including a cellular modem, an antenna and a storage device that processes information from the measurement unit, transmitting the processed data to the control station, equipped workstation further includes an autonomous power supply unit and a control unit operating modes of the device.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства. Оно состоит из блока автономного питания 1, преобразователя сигнала 2, блока измерения 3, блока управления и связи 4, антенны 5, блока сопряжения с внешними устройствами 6, блока управления режимами работы 7, метеорологических датчиков 8, химических датчиков 9, физических датчиков 10 и антивандального корпуса 11.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed device. It consists of an autonomous power supply unit 1, a signal converter 2, a measurement unit 3, a control and communication unit 4, an antenna 5, an interface unit with external devices 6, an operating mode control unit 7, meteorological sensors 8, chemical sensors 9, physical sensors 10 and anti-vandal housing 11.

Устройство монтируется на открытом воздухе, на высоте 1,5-2,5 м от поверхности земли, что позволяет измерять приземную концентрацию загрязняющих веществ, а также адекватно судить о физическом воздействии на окружающую среду. Возможность установить устройство достаточно низко над землей существует благодаря корпусу в антивандальном исполнении.The device is mounted outdoors, at an altitude of 1.5-2.5 m from the surface of the earth, which allows you to measure the surface concentration of pollutants, as well as adequately judge the physical impact on the environment. The ability to install the device low enough above the ground exists thanks to the anti-vandal housing.

Для электроснабжения устройства предлагается использовать автономное питание, в качестве которого могут выступать солнечные батареи или аккумулятор.To power the device, it is proposed to use autonomous power, which can be solar panels or a battery.

Для экономии энергии автономной батареи предлагается использовать энергосберегающий режим работы устройства. Основное время устройство находится в состояние с низким потреблением энергии (1 мкА), работает только таймер, встроенный в блок управления режимами работы 7. По истечении заранее заданного времени блок управления режимами работы 7 дает команду и устройство выходит из энергосберегающего режима в рабочий режим. Датчики 8, 9, 10 регистрируют параметры окружающей среды: метеорологические датчики 8 - температуру, влажность, атмосферное давление, скорость воздуха; химические датчики 9 - концентрации газов СО₂, СН₄, СО, NO и др., физические датчики 10 - радиацию, вибрацию, акустическое загрязнение и т.п. Выбор типов датчиков обусловлен потребностями потребителя. Датчики 8, 9, 10 передают информацию на преобразователь сигналов 2, где измеренные метеорологические, физические и химические параметры преобразуются в аналоговый электрический сигнал, который поступает на блок измерения 3. В нем аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и подается на блок управления и связи 4, с выхода которого через антенну 5 по каналу сотовой связи передаются наTo save battery power, it is proposed to use the energy-saving mode of operation of the device. Most of the time, the device is in a low energy consumption state (1 μA), only the timer works, which is integrated in the operating mode control unit 7. After a predetermined time has passed, the operating mode control unit 7 gives a command and the device leaves the energy-saving mode in operating mode. Sensors 8, 9, 10 record environmental parameters: meteorological sensors 8 - temperature, humidity, atmospheric pressure, air velocity; chemical sensors 9 - gas concentrations of CO₂ , CH₄ , CO, NO, etc., physical sensors 10 - radiation, vibration, acoustic pollution, etc. The choice of sensor types is determined by the needs of the consumer. Sensors 8, 9, 10 transmit information to signal converter 2, where the measured meteorological, physical and chemical parameters are converted into an analog electrical signal, which is fed to measurement unit 3. In it, the analog signal is converted to digital and fed to the control and communication unit 4, from the output of which through the antenna 5 through the cellular communication channel are transmitted to

диспетчерский пункт, расположение которого определяется возможностями сотовой связи.control room, the location of which is determined by the capabilities of cellular communications.

После сбора, обработки и передачи информации в центр обработки данных блок управления режимами работы 7 автоматически переводит устройство в энергосберегающий режим.After collecting, processing and transmitting information to the data center, the operating mode control unit 7 automatically puts the device into energy-saving mode.

Из энергосберегающего режима устройство выходит также при подключении внешних устройств к блоку сопряжения с внешними устройствами 6, содержащему СОМ-порт, USB-порт, Bluetooth или Wi-Fi. Благодаря блоку сопряжения с внешними устройствами 6 есть возможность подключить устройство экологического мониторинга непосредственно к устройствам регистрации, запоминающим устройствам и/или к персональному компьютеру.The device also exits the energy-saving mode when external devices are connected to the interface unit with external devices 6, which contains a COM port, a USB port, Bluetooth or Wi-Fi. Thanks to the unit for interfacing with external devices 6, it is possible to connect the environmental monitoring device directly to registration devices, storage devices and / or to a personal computer.

Таким образом, предлагаемая конструкция энергонезависимого устройства для автоматизированного дистанционного мониторинга окружающей среды решает поставленную задачу, позволяя экономично осуществлять эффективный контроль параметров окружающей среды, удобную и надежную передачу информации по средствам сотовой связи, используя автономное питание. Автоматический переход устройства в энергосберегающий режим работы позволяет увеличить срок службы автономной батареи за счет минимизации потерь мощности.Thus, the proposed design of a non-volatile device for automated remote environmental monitoring solves the problem, allowing cost-effective effective control of environmental parameters, convenient and reliable transmission of information via cellular communications using autonomous power. Automatic transfer of the device to an energy-saving mode of operation allows you to increase the battery life by minimizing power losses.

Claims (1)

Translated fromRussian

Энергонезависимое устройство для автоматизированного дистанционного мониторинга окружающей среды, включающее в себя метеорологические датчики, датчики экологического мониторинга, первичный преобразователь измеренных сигналов, подключенный к каждому из датчиков, блок измерения, блок сопряжения с внешними устройствами, блок управления и связи, включающий в себя модем сотовой связи, антенну и запоминающее устройство, обрабатывающий информацию с блока измерения, передающий обработанные данные на диспетчерский пункт, оснащенный автоматизированным рабочим местом, отличающееся тем, что в устройство дополнительно включены блок автономного питания и блок управления режимами работы устройства.

Non-volatile device for automated remote monitoring of the environment, including meteorological sensors, environmental monitoring sensors, a primary transducer of measured signals connected to each of the sensors, a measurement unit, an interface unit with external devices, a control and communication unit including a cellular communication modem , an antenna and a storage device that processes information from the measurement unit, transmitting the processed data to a control room equipped with an automatic tizizirovannym workplace, characterized in that the device additionally includes an autonomous power supply unit and a control unit for the operating modes of the device.