Система диагностики оборудования
Настоящая полезная модель относится к технике беспроводной передачи сигналов и может быть использована для диагностики оборудования в процессе эксплуатации. Разработанная система позволяет обеспечить диагностику и контроль оборудования, расположенного в труднодоступных районах, например, оборудования нефтедобывающих скважин.
Полезная модель включает два устройства, одно из которых установлено на объекте, а другое выполнено мобильным. Устройства связаны между собой по стандартным протоколам ближней радиосвязи. В качестве мобильного устройства использован мобильный телефон с модулем ближней радиосвязи или переносной компьютер, снабженный модулем ближней радиосвязи. Система может содержать средства для управления параметрами объекта. 2 п.ф., 1 р.
Настоящая полезная модель относится к технике беспроводной передачи сигналов и может быть использована для диагностики оборудования в процессе эксплуатации.
Общим для беспроводных систем контроля и диагностики объектов является наличие, по меньшей мере, двух приемопередатчиков, один из которых стационарно установлен на контролируемом объекте, а другой на контрольном пункте или мобильном устройстве, с которого осуществляется контроль. Область применения системы и ее назначение определяют используемые технические средства и програмное обеспечение. Так, например беспроводная система для контроля расхода воды, газа, электричества (заявке США №20040039539, кл. 702/62, 2004 г) содержит приемопередатчики, установленные на счетчиках, и приемник на контрольном пункте, где происходит накопление поступающей информации и формирование базы данных. Особенностью системы технологического контроля производственного цикла (патент США №6674363, кл. 340/539.1, 2004 г.) является наличие на контролируемом оборудовании устройства, содержащего разнообразные датчики, микропроцессор, блок памяти с информацией о расположении объекта. Эта беспроводная система позволяет при поломке определить местоположение объекта на производственном предприятии.
В настоящее время, в связи с большим распространением мобильных средств коммуникации, таких как сотовые телефоны или карманные персональные компьютеры актуальными и перспективными являются разработки, использующие эти привычные и простые в эксплуатации средства в различных областях человеческой деятельности.
Известна система по заявке РФ №2003105183, кл. G 08 C 17/00, G 08 C 19/12, 2003 г, позволяющая осуществлять оперативный контроль и управление состоянием объекта с помощью сотового телефона, работающего в стандартах сотовой связи. Согласно этому техническому решению, каждый контролируемый объект снабжен устройством, включающим датчик измерения параметра объекта, исполнительный механизм, микропроцессор и приемопередатчик сигнала в стандарте сотовой связи. Для приема и обработки сигнала устройства, установленного на контролируемом объекте, использован сотовый телефон. Система позволяет отслеживать текущее состояние и управлять
объектом. Основным недостатком системы является то, что она функционирует, только в районах, охваченных сетью сотовой связи.
Прототипом выбрана система для контроля физиологических параметров человека с помощью мобильного устройства, известная по патенту США №.6396416, кл. G 08 C 17/00, G 08 C 19/12, 2002 г. Эта система включает установленное на объекте устройство для измерения и хранения параметров и связанное с ним мобильное устройство, в качестве которого используется, в частности, мобильный телефон, работающий в стандарте GSM. Устройство, установленное на контролируемом объекте содержит датчики, подключенные к входу микропроцессора через последовательно соединенные между собой мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь, при этом к выходам микропроцессора подключены блоки памяти и приемопередатчик.
Недостатком прототипа, так же как и вышеприведенной системы является влияние перегруженности и неполадок в сети сотовой связи на качество и надежность передачи контролируемых параметров, а также невозможность применения системы в районах, не охваченных сотовой связью.
В то же время в ряде случаев стоит задача контроля и управления объектами, находящимися вне зоны сотовой связи, в частности, оборудования нефтедобывающих скважин. Например, для комплексной технической диагностики оборудования скважин необходимо подключение устройства к датчикам, установленным на движущихся элементах оборудования. Иногда это не только затрудненно, но и невозможно. Требуется остановка оборудования и его последующий запуск, что ведет к простоям и финансовым потерям.
Целью создания настоящей полезной модели является расширение областей применения беспроводной связи для обеспечения возможности диагностики оборудования расположенного в удаленных районах, не охваченных сетью сотовой связи, а так же обеспечение контроля и управления оборудованием, оснащенного датчиками и исполнительными механизмами, доступ к которым ограничен или отсутствует.
Полезная модель, как и известное техническое решение, включает установленное на объекте устройство, содержащее, по меньшей мере, один датчик сигнала, к выходу которого подключен аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенный с микропроцессором, к которому подключены блок памяти и приемопередатчик, а так же мобильное устройство, связанное с вышеупомянутым устройством посредством беспроводной радиосвязи, и характеризуется тем, что в качестве приемопередатчика используется модуль ближней радиосвязи по стандартным протоколам цифровой радиосвязи, а мобильное устройство снабжено модулем ближней радиосвязи по
стандартным протоколам цифровой радиосвязи, при этом в качестве мобильного устройства использован мобильный телефон или переносной компьютер.
Для управления рабочими характеристиками объекта в установленное на объекте устройство возможно дополнительно ввести последовательно соединенные исполнительный механизм, цифро-аналоговый преобразователь, микропроцессор, приемопередатчик, который связан с мобильным устройством беспроводной связью.
В основе полезной модели лежит предложение использовать для диагностики оборудования нефтедобычи стандартные, широко распространенные устройства, такие как мобильный телефон или переносной компьютер, снабженные модулем ближней радиосвязи по стандартным протоколам, например, Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee. Эти устройства обладают широкими функциональными возможностями, и при наличии соответствующего программного обеспечения, могут производить контроль, диагностику и управление физическими параметрами оборудования. Использование ближней радиосвязи, по сравнению с сотовой, в несколько раз сокращает энергопотребление стационарного устройства в режиме приемо-передачи информации, и тем самым увеличивает время его работы.
На чертеже представлена схема системы диагностики оборудования.
Устройство 1, установленное на контролируемом оборудовании, содержит, по меньшей мере, один датчик 2, выход которого подключен к последовательно соединенным аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 3, микропроцессору 4 и приемопередатчику 5. К входу микропроцессора 4 подключен так же блок 6 памяти. В устройство 1 так же включены последовательно соединенные приемопередатчик 7, микропроцессор 8, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 9 и исполнительный механизм 10. Приемопередатчики 5 и 7 устройства 1 связаны посредством ближней радиосвязи по стандартным протоколам с мобильным устройством 11. В качестве устройства 11 использован мобильный телефон или переносной компьютер, снабженный модулем ближней радиосвязи.
Программа проведения измерений и информация о параметрах, соответствующих рабочему режиму оборудования, хранится в блоке 6 памяти, для использования этой информации выход блока 6 памяти подключен к входу микропроцессора 4. Кроме того, блок 6 памяти накапливает информацию о проведенных измерениях при отсутствии радиосвязи с мобильным устройством 11 за счет подключения выхода микропроцессора 4 к входу блока 6 памяти.
Программа проведения измерений выполняется микропроцессором 4 по заранее записанному в блоке 6 памяти графику проведения измерений, для чего блок памяти 6
подключен к микропроцессору, или по команде, поступающей на микропроцессор 4 от приемопередатчика 5, находящегося в режиме радиосвязи с мобильным устройством 11. Система диагностики оборудования работает следующим образом. После установления радиосвязи между устройствами 1 и 11 системы с мобильного устройства подается команда на микропроцессор 4 для запуска программы проведения измерений. Аналоговые сигналы с датчика 2 (системы датчиков) через АЦП 3, в котором сигналы преобразуются в цифровую форму, поступают на микропроцессор 4. В микропроцессоре 4 входные сигналы предварительно обрабатываются по определенному алгоритму, а результаты данной обработки по каналу ближней радиосвязи передаются на мобильное устройство 11 или в блок 6 памяти. Информация может передаваться как непосредственно в период измерения, так и считываться из блока 6 памяти, в котором была предварительно накоплена. В мобильном устройстве 11 происходит дальнейшая обработка сигнала, результаты которой отображаются на дисплее мобильного устройства 11 и сохраняются в его памяти. В зависимости от результатов обработки принимается решение о включении исполнительного механизма 10 оборудования.
В случае принятия решения о включении исполнительного механизма 10, мобильное устройство 11 вырабатывает цифровой управляющий сигнал, который по каналу ближней радиосвязи поступает на приемопередатчик 7 устройства 1, а затем на микропроцессор 8. После обработки микропроцессором 8, сигнал через ЦАП 9 поступает на управляющий вход исполнительного механизма 10, который управляет рабочими параметрами оборудования. Такое решение актуально в области нефтедобычи, например, для включения/выключения станка качалки скважины при проведении его диагностики и нахождения оператора вне зоны пульта управления.
1. Система диагностики оборудования, включающая установленное на контролируемом объекте устройство, содержащее, по меньшей мере, один датчик сигнала контролируемого объекта, к выходу которого подключен аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенный с микропроцессором, к которому подключены блок памяти и приемопередатчик, а также мобильное устройство, связанное с приемопередатчиком вышеупомянутого устройства посредством беспроводной радиосвязи, отличающаяся тем, что в качестве приемопередатчика использован модуль ближней радиосвязи по стандартным протоколам цифровой радиосвязи, а мобильное устройство снабжено модулем ближней радиосвязи по стандартным протоколам цифровой радиосвязи, при этом в качестве мобильного устройства использован мобильный телефон или переносной компьютер.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что установленное на контролируемом объекте устройство дополнительно содержит последовательно соединенные исполнительный механизм, цифроаналоговый преобразователь, микропроцессор, приемопередатчик, связанный ближней радиосвязью с мобильным устройством.
