CAP

5. SISTEMUL AUTOMAT DE SUPRAVEGHERE

addVANTAGE A730 versiunea 3.30

Sistemul automat de supraveghere A730 este un sistem de achiziie i prelucrare a datelor flexibil, uor de instalat i de ntreinut, produs de firma Adcon Telemetry firm specializat n sisteme de achiziie i procesare a datelor.

5.1. DEFINIREA SISTEMULUI

Sistemul produs de firma Adcon Telemetry cuprinde dou pri: una hardware (aparatura n sine) i alta software (programele), cu ajutorul crora pot fi msurai anumii parametri, de pe o suprafa relativ mare.

Parametrii reprezint orice valoare fizic convertit n echivalent electric. De exemplu, parametri ca temperatura aerului, umiditatea relativ, umiditatea solului, viteza vntului, nivelul apei ntr-un ru sau ntr-un bazin pot fi convertii n semnale electrice datorit senzorilor. Dac exist un senzor pentru un anumit parametru fizic, este foarte uor ca el s fie ataat sistemului Adcon. Exist ns i unele limite: consumul de energie electric al senzorului trebuie s fie destul de mic ca el s poat fi folosit mpreun cu staia pentru msurarea i transmiterea datelor care se alimenteaz din energia solar.

Parametrii convertii n semnale electrice sunt stocai n memoria staiei pentru msurarea i transmiterea datelor. Staia pentru msurarea i transmiterea datelor, are propria sa inteligen, sub forma unui microprocesor, care periodic ndeplinete diferite funcii: "interogheaz" senzorii, nmagazineaz datele msurate, verific canalul radio, msoar tensiunea acumulatorului, etc. Staia pentru msurarea i transmiterea datelor este echipat cu un modul radio, care comunic n timp real cu alt staie pentru msurarea i transmiterea datelor, ceea ce nseamn c se poate construi o reea pe o suprafa vast.

Staia de baz este compus dintr-un receptor i un calculator personal. Receptorul acioneaz ca un supraveghetor al reelei: periodic (la fiecare 15 minute) el cere date, prin intermediul modulului radio cu care este echipat, de la toate staiile pentru msurarea i transmiterea datelor din reea. Receptorul stocheaz datele n memorie fiind capabil s "interogheze" pn la 50 de staii i menine datele timp de cel puin cinci zile fr ca acestea s fie transferate n calculator. n plus, un acumulator intern i permite s opereze cel puin 20 de ore fr s fie conectat la reeaua de energie electric. Periodic, normal o dat pe zi, datele din memoria receptorului sunt transferate n PC prin lansarea n execuie a programului addVANTAGE.

Programul addVANTAGE colecteaz datele din receptor sau de la alt sistem addVANTAGE prin modem aceste date pot fi vizualizate sau analizate. addVANTAGE ateapt de la utilizator configurarea anumitor parametri astfel nct datele transmise i colectate s fie analizate prin intermediul algoritmilor.

5.2. FUNCIONAREA SISTEMULUI

Nucleul programului addVANTAGE negociaz cu funciile asociate subsistemului de comunicare serial, utilizarea bazei de date, informaiile de intrare (mouse i tastatur), interfaa cu utilizatorul, configurarea i altele.

Pe baza resurselor oferite de nucleu, modulele adiionale numite extensii culeg datele de la nucleu, le prelucreaz n funcie de algoritmul programat i rezultatul l comunic nucleului pentru a fi adugat n baza de date. Astfel, nucleul furnizeaz rezultatele provenite din extensii prin interfaa grafic.

Schema d dovad de un nalt grad de flexibilitate att pentru beneficiari ct i pentru programatori; o alt interfa este deschis i disponibil pentru a programa noi extensii.

n funcie de aplicaia proprie care este folosit, este necesar s se instaleze programul de baz (nucleul) i una sau mai multe extensii. Extensiile sunt modulele care fac analiza datelor rspunznd la una dintre ntrebrile utilizatorului.

5.3. STRUCTURA SISTEMULUI

Sistemul de achiziie a datelor produs de firma Adcon Telemetry este compus din urmtoarele elemente:

componente hardware:

( calculator personal

( receptorul A 730 SD

( staii pentru msurarea i transmiterea datelor A 730 MD

( senzori i dispozitive de acionare

( alte pri ajuttoare (antene, cabluri, mufe, etc.).

componente software:

( programul addVANTAGE (nucleul)

( extensii specifice

( utilitare pentru configurare i ntreinere.

n funcie de aplicaia la care urmeaz s fie folosit, sistemul poate avea o componen diferit de la caz la caz. Se disting dou tipuri de sisteme:

server

client.

Diferena de baz dintre server i client este aceea c serverul are propriul lui receptor i este capabil s recepioneze datele direct de la staiile pentru msurarea i transmiterea datelor prin unde radio. n plus, serverul poate avea instalat un modem i poate transmite datele clienilor, prin linia telefonic. Instalarea unui sistem server este puin mai complicat dect instalarea unui sistem client i implic componente hardware i software suplimentare.

Clientul nu poate primi date dect de la un server prin intermediul liniei telefonice.

5.4. INSTALAREA SISTEMULUI

Planificarea instalrii

Etapele care trebuie parcurse sunt:

Instalarea staiei de baz - receptor i software.

Conectarea unei staii pentru msurarea i transmiterea datelor, aleas la ntmplare pentru test.

Instalarea staiilor pentru msurarea i transmiterea datelor, una cte una ncepnd cu staia cea mai apropiat de staia de baz.

Completarea i configurarea programului de la staia de baz: configurarea staiilor pentru msurarea i transmiterea datelor i rutele dup care ele sunt recepionate de staia central, instalarea i configurarea algoritmilor, configurarea preferinelor etc., configurarea i verificarea modemului clientului dac este necesar.

Pornirea i configurarea programului modemului server-ului, dac este necesar.

Amplasarea staiei de baz

Un element important pentru buna funcionare a sistemului de achiziie este planificarea reelei de staii, fiind esenial realizarea unei bune amplasri a staiei de baz. Aceasta trebuie amplasat n aceeai cldire cu personalul care utilizeaz sistemul sau cel puin n apropiere, iar din punct de vedere geografic, n centrul perimetrului n care sunt instalate staiile pentru msurarea i transmiterea datelor.

Dac se dorete utilizarea staiei de baz ca server, pentru ca ali utilizatori din reea s se poat conecta i s obin date, trebuie s existe o linie telefonic care va fi folosit n exclusivitate.

Din perspectiva transmisiei radio, nlimea la care este montat antena de recepie de la staia de baz este esenial: cu ct antena este mai nalt, cu att comunicarea radio este mai bun. Propagarea undelor radio folosite de sistemul Adcon este asemntoare cu cea a luminii (propagarea se face n raza de vizibilitate direct). Datorit curburii pmntului, pe teren neaccidentat, maximul distanei depinde de nlimea antenei de recepie de la staia de baz i a staiei pentru msurarea i transmiterea datelor. Pentru antena de la staia de baz exist mai multe opiuni referitoare la nlimea antenei i distana la care poate fi montat staia pentru msurarea i transmiterea datelor (de exemplu: la 6 m nlimea antenei distana tipic atins este de 5 km, iar pentru 30 m 24 km). Ideal pentru instalare este un teren neaccidentat, deschis i fr construcii urbane n apropiere.

Amplasarea staiei pentru msurarea i transmiterea datelor

Staiile pentru msurarea i transmiterea datelor trebuie instalate n locuri n care s existe o bun propagare radio i n care s existe date relevante pentru parametrii msurai. De asemenea, dac datele sunt transmise intermitent sau nu sunt transmise din cauza legturii radio slabe, staia nu poate fi utilizat.

n funcie de configuraia terenului, s-ar putea ca unele staii pentru msurarea i transmiterea datelor s nu "vad" receptorul. n acest caz, contactul poate fi fcut prin-tr-o staie releu. Staia releu (denumit i staie de rutare) primete datele de la o staie i le transmite ctre o alta (sau ctre receptor).

Dac i unde trebuie amplasate staiile releu depinde de teren i va fi stabilit n cursul configurrii sistemului.

La instalarea sistemului trebuie avute n vedere dou reguli care trebuie respectate:

instalarea staiilor pentru msurarea i transmiterea datelor trebuie fcut ncepnd de la cea mai apropiat de staia de baz spre cea mai deprtat;

se face ntotdeauna verificarea contactului radio cu staia de baz sau cu o alt staie pentru msurarea i transmiterea datelor.

Verificarea instalrii

Att receptorul ct i o staie pentru msurarea i transmiterea datelor care este activ trebuie s rspund testului de conectivitate.

Configurarea staiilor pentru msurarea i transmiterea datelor

Dup terminarea instalrii staiilor n teren, programul addVANTAGE trebuie configurat pentru a extrage datele. Programul are nevoie de urmtoarele informaii:

numele i codul staiilor pentru msurarea i transmiterea datelor;

numele i codul staiilor releu (dac exist n reea);

senzorii adiionali montai pe staiile pentru msurarea i transmiterea datelor dac exist n reea.

Determinarea i configurarea rutelor

Orice staie pentru msurarea i transmiterea datelor sau staie releu care se afl n reea, dar nu este n legtur cu receptorul, necesit o rut care trebuie introdus n programul addVANTAGE. Ruta unei staii de msur este de fapt irul de staii prin care trebuie s se treac pentru a se ajunge la receptor. Ordinea staiilor este foarte important: ruta ncepe ntotdeauna cu staia de msur cea mai apropiat de staia de baz i se termin cu staia cea mai apropiat de cea final care trebuie rutat. Folosind metoda aproximrilor succesive este posibil s fie rutate toate staiile de msur.

Configurarea comunicaiei prin modem

Sistemul Adcon este astfel conceput nct poate s colecteze i totodat s distribuie date. Datele pot fi distribuite de la o staie de baz prin intermediul modemului i a programului addVANTAGE Server.

Fiecare client are un cont n staia de baz; server-ul recunoate clientul i n funcie de drepturile pe care le are, i trimite datele de la staia de msur cerut. Dup ce datele au fost transmise, programul addVANTAGE instalat n PC-ul clientului proceseaz datele i afieaz rezultatele.

Pentru ca sistemul s funcioneze corect, este necesar s fie configurat server-ul (calculatorul care colecteaz datele direct din receptor) i subsistemul de comunicare prin modem din calculatorul clientului. Att server-ul ct i clientul au nevoie de cte un modem; server-ul are nevoie de o linie telefonic dedicat n mod special comunicrii prin modem.

5.5. ORGANIZAREA PROGRAMULUI addVANTAGE

Datele colectate de staiile de msur i transmitere a datelor sosesc pe calea undelor radio la receptor i sunt nmagazinate pentru o anumit perioad de timp. Programul addVANTAGE extrage apoi datele din receptor i efectueaz urmtoarele operaii:

convertete datele extrase din receptor n uniti de msur (0 C, m/s, procent, etc.) folosind regulile de conversie specifice pentru fiecare senzor n parte;

stocheaz datele primare convertite ntr-un fiier baz de date atribuit datelor primare; acesta conine datele primare neprocesate, colectate de la staiile de msur instalate pe teren; fiecare grup sau grupuri de date transferate i stocate sunt marcate printr-un semnal audio bip (un grup conine datele achiziionate la fiecare 15 minute);

dup ce a terminat de extras datele din receptor sau modem i dac cel puin o extensie este ataat programului, addVANTAGE va ncepe procesarea lor.

extensiile analizeaz datele primare i genereaz evenimente care sunt memorate n alt baz de date denumit "Lista de evenimente";

cnd nu mai sunt date pentru procesare, programul addVANTAGE se oprete din procesare i ateapt date noi.

Modul de accesare a datelor

Programul addVANTAGE transfer automat datele memorate n receptor. Pentru accesarea diferitelor tipuri de date pot fi folosite urmtoarele elemente:

lista de staii de msur - conine toate staiile pentru msurarea i transmiterea datelor din baza de date;

graficul cu date primare - afieaz datele brute, neprocesate (temperatur, precipitaii, umiditatea relativ a aerului, prezena picturilor de ap pe frunze, nivelul apei etc.), unele procesate (min/max/media, etc.) i indici;

lista de evenimente - conine datele procesate de extensii (de exemplu: nivelul apei peste limita admis, condiii de infecie, baterie descrcat etc.).

Lista staiilor

Aceasta va fi ntotdeauna punctul central de lucru al programului addVANTAGE. ncepnd de aici pot fi vizualizate informaiile pe care sistemul le pune la dispoziie.

Dac datele primite de la staii indic un eveniment deosebit (de obicei o avertizare), un ptrat de culoare roie apare n dreptul numelui staiei. Acest lucru nseamn c este necesar o trecere n revist a listei de evenimente corespunztoare staiei respective.

n general aceast fereastr trebuie lsat deschis deoarece aproape toate activitile din programul addVANTAGE pornesc de la ea i orice alarm sau avertizare este observat. Ca majoritatea ferestrelor din programul addVANTAGE, cnd se ncheie programul, lista va fi memorat i va fi afiat la repornirea programului. Ordinea staiilor de msur poate fi schimbat oricnd.

Datele primare

Datele primare sunt transferate prin intermediul cablului serial dintre receptor i PC (n cazul sistemului de tip client, datele primare sunt obinute prin modem, apelnd un server). Faptul c datele primare sunt ncrcate ntr-un format n care nu este specificat unitatea de msur, nu reprezint un dezavantaj. Fiecrui senzor i este ataat un modul software care face conversia n uniti de msur specifice (0C, RH, m/s, bar etc.). Datele primare convertite sunt apoi stocate n baza de date i pot fi afiate, pe lungi perioade de timp, sub form grafic.

( Graficul cu date primare

Va fi afiat pe ecranul monitorului; n partea de sus va apare legenda cu culoarea specific pentru fiecare senzor n parte. n partea stng a fiecrei culori exist o csu de bifare care permite vizualizarea curbei de valori specifice pentru fiecare senzor. Pot fi de asemenea create i salvate configuraii prestabilite. n dreptul fiecrei culori sunt afiate valorile msurate pentru fiecare senzor.

( Selectarea tipurilor de date primare

Programul addVANTAGE permite determinarea tipurilor de date (precipitaii, temperatur, umiditate relativ etc.) care pot fi vizualizate n graficul de date primare. Pot fi vizualizate orict de multe date. De asemenea, poate fi determinat perioada de timp care trebuie vizualizat. Aceasta poate fi de una, apte sau treizeci de zile iar axele X i Y vor fi configurate automat. De asemenea pot fi salvate unele configuraii prestabilite i apoi vizualizate.

( Opiuni pentru afiarea datelor primare

Exist posibilitatea alegerii culorilor pentru fiecare curb de valori din grafic i minimul i maximul pe scara valorilor pentru fiecare dintre datele primare afiate n grafic. Pentru a avea o imagine clar i a distinge bine curbele de valori, acestea sunt afiate n culori diferite. Programul face acest lucru automat, iar utilizatorul poate schimba oricnd aceste culori.

( Exportul i importul datelor primare

Programul addVANTAGE poate s exporte sau s importe date primare n format ASCII; aceast facilitate a programului poate fi folosit n urmtoarele cazuri:

export de date pentru a fi folosite cu o alt versiune Windows sau cu alte programe care nu ruleaz sub Windows, cum ar fi programele de calcul statistic sau programe expert (Harvard Graphics, Excel, dBase etc.);

importul datelor din alte programe pentru a putea fi simulate cu extensiile programului addVANTAGE.

Lista de evenimente

n afar de datele primare, n addVANTAGE se poate lucra cu anumite puncte din program care necesit un nalt nivel de prelucrare. Datele primare sunt colectate i nmagazinate ntr-o baz de date iar apoi sunt procesate cu ajutorul extensiilor. Extensiile sau modulele evalueaz datele primare i genereaz avertizri i mesaje.

Mesajele generate de extensii se numesc evenimente i sunt memorate ntr-o alt baz de date a programului addVANTAGE. Pentru a le vizualiza se folosete lista de evenimente. n continuare se prezint cteva exemple tipice de evenimente:

conexiune ntrerupt (ntreruperea comunicaiei radio cu o staie de msur)

baterie descrcat

nivelul maxim de ap atins

se recomand tratament

condiii de infecie

tratament nceput, protecie activat

condiii pentru producerea zpezii artificiale.

Dac sistemului nu i se ataeaz nici o extensie, atunci nu vor fi generate nici un fel de evenimente iar lista va fi goal. Totui, n timpul instalrii programului va fi instalat automat extensia Main. Aceasta proceseaz datele primare, afind valorile datelor de baz despre staiile de msur (nivelul transmisiei radio, nivelul de ncrcare al bateriei), genernd informaii generale despre senzorii standard (temperatura i umiditatea relativ a aerului, cantitatea de precipitaii etc.) i, de asemenea, cteva date statistice.

Lista de evenimente poate afia cum se dezvolt anumite condiii specifice, cnd trebuie folosite msurile preventive sau cnd apar probleme tehnice de orice natur. Evenimentele importante care necesit atenie imediat (de exemplu, msuri de protecie) sunt afiate cu caractere de culoare roie. Fiecare eveniment este afiat n list avnd data, ora, durata, originea extensiei i o descriere. Durata este afiat numai pentru evenimentele care s-au ncheiat. Dac evenimentul este n curs de desfurare (de exemplu, continu s plou) este afiat ca activ.

Programul addVANTAGE permite determinarea tipurilor de evenimente care vor fi afiate. Pot fi afiate toate evenimentele sau numai o parte dintre ele. Utilizatorul poate defini tipul de evenimente pe care dorete s le afieze, iar aceast configuraie poate fi salvat pentru o utilizare ulterioar. Coninutul fiecrei liste de evenimente poate fi configurat separat pentru fiecare staie de msur n parte, n funcie de extensia ataat staiei respective, n acelai sistem.

De asemenea, este permis s se schimbe ordinea de sortare cronologic a evenimentelor din list i s se grupeze dup tipuri de evenimente. Acest lucru face mult mai uoar examinarea listei, mai ales atunci cnd este necesar listarea evenimentelor pe o perioad mai mare de o zi.

Alarme i avertizri

Programul addVANTAGE are posibilitatea de a genera alarme. O alarm n staia de msur atrage atenia c s-a produs un eveniment la staia respectiv i trebuie examinat lista de evenimente. La deschiderea listei avertizarea va fi observat imediat deoarece este afiat cu litere roii.

Alarmele din lista de staii sunt afiate n funcie de ziua n care a aprut evenimentul.

5.6. EXTENSII

Extensiile sunt module program care folosesc datele primare transmise de staiile de msur analizndu-le dup anumite reguli i elibereaz rezultatele sub form de evenimente. Conceptul acesta de extensie ofer programului addVANTAGE o flexibilitate special, permind configurarea pentru aplicaii multiple.

( Extensia MainAceast extensie genereaz evenimente folositoare din punct de vedere tehnic i climatic. Este important din dou puncte de vedere: monitorizeaz funcionarea staiilor de msur i nregistreaz datele primare. Instalarea extensiei Main la toate staiile de msur din sistem (inclusiv la cele folosite ca relee) este de cea mai mare importan pentru a monitoriza datele lor tehnice. Extensia Main poate lucra n modul depanare, oferind posibilitatea reanalizrii datelor.

Extensia Main permite utilizatorului s introduc un eveniment (propria adnotaie) n lista de evenimente de la o anumit staie de msur. Acest eveniment nu are nici un fel de impact asupra extensiilor - este doar un punct de referin stabilit de utilizator.

( Extensia macroExtensia macro permite ca evenimentele simple s fie programate de utilizator. Poate fi folosit pentru a nregistra gradele zilnice, a numra evenimente matematice sau statistice dup procesarea valorilor transmise de senzori, etc. n cazul n care condiiile programate sunt adevrate, extensia va genera un eveniment, va apela un pager prin modem i/sau va genera o comand napoi ctre staia deprtat.

Extensia va evalua expresia la fiecare pachet de date primite (la interval de 15 minute) i, depinznd de rezultat, va executa aciunea.

Extensia poate fi folosit n numeroase aplicaii care necesit monitorizarea anumitor senzori, cum ar fi cel de nivel de ap, presiunea apei sau a aerului, temperatura, etc. De asemenea poate fi folosit pentru a genera alarme bazate pe funciile matematice sau statistice aplicate unor msurtori pe o perioad mai lung de timp (zile sau luni).

Expresii

Extensia macro evalueaz matematic i statistic expresiile realizate pe baza valorilor venite de la senzori. O expresie este o combinaie de senzori, operaii i valori.

( Un senzor reprezint valoarea dat de staia de msur.

( Un semn de operare este un simbol care indic operaia care va fi fcut ntre elemente. Semnul poate fi aritmetic, de comparaie, logic.

( Valorile sunt literale sau funcii.

Senzori

n aceast categorie sunt inclui toi senzorii ataai unei anumite staii. Valorile, venite la fiecare 15 minute, pot fi folosite pentru a construi expresia, aplicndu-le la oricare dintre funciile disponibile.

Funcii matematice

Extensia macro suport cele mai multe dintre funciile matematice uzuale cum ar fi: sum, sin, radical etc. Argumentele unei asemenea funcii sunt expresii compuse din senzor, valori i semne matematice.

Funcii statistice

n extensia macro sunt implementate ase funcii:

Avg reprezint media msurtorilor pentru un interval de timp specificat;

Min i Max sunt minimele, respectiv maximele valorilor msurate n intervalul de timp specificat;

Sum este suma valorilor pentru intervalul specificat;

Cnt reprezint un contor care specific de cte ori expresia este adevrat;

Dgd reprezint suma temperaturilor efective, pentru un interval de timp specificat.

Simbolurile operaiilor matematice

Sunt recunoscute urmtoarele simboluri (pot fi inserate n expresii cu ajutorul tastaturii sau apsnd respectivul buton cu simbolul ales): +, - , * , / , ( , ( , = , ( ( ,() etc.5.7. NTREINEREA SISTEMULUI

Pentru meninerea sistemului n stare bun de funcionare, trebuie efectuate periodic anumite sarcini administrative.

Programul addVANTAGE Manager, denumit i Manager, este un program utilitar care i ajut pe utilizatori s administreze sistemul. Acesta permite:

efectuarea operaiilor cu bazele de date (crearea, copierea, tergerea, iniializarea i restaurarea);

adugarea, tergerea i instalarea extensiilor;

efectuarea operaiilor cu senzori (crearea i tergerea driver-elor, conectarea i deconectarea senzorilor).

( Utilizarea extensiilor

Programul Manager permite instalarea, activarea sau dezactivarea extensiilor.

( Utilizarea senzorilor

Datorit flexibilitii sistemului, utilizatorul are posibilitatea instalrii i folosirii unei game largi de senzori. Staiile de msur A730MD accept 7 senzori analogici i un numr de senzori logici care depinde de tipul lor. Folosind o interfa special (denumit A730Y) numrul senzorilor analogici poate fi extins (dublat).

( Operaii cu baze de date

n aceast categorie intr funciile de administrare a bazei de date: selectarea, crearea, tergerea, copierea, iniializarea, afiarea proprietilor unei baze de date inclusiv arhivarea i restaurarea.

Din motive de securitate este necesar s se arhiveze baza de date la intervale regulate. Pot fi folosite numeroasele programe de arhivare asociate cu diferite tipuri de suporturi de memorare: benzi, discuri optice, discuri magnetice, etc. Ritmul n care se face arhivarea depinde de cantitatea de date acumulat, dar trebuie fcut cel puin odat la dou sptmni (la un numr mai mare de 7 staii de msur) i cel puin n fiecare sptmn la mai mult de 10 staii.

Receptorul stocheaz o copie a datelor n memoria sa pentru o anumit perioad de timp (ntre 6 i 150 de zile, depinznd de numrul de staii de msur din sistem). Receptorul nu terge datele chiar dac acestea au fost transferate n programul addVANTAGE. Aceasta nseamn c baza de date poate fi reparat extrgnd datele lips din receptor. Utilizatorul va trebui s reintroduc evenimentele configurate i datele pentru perioada care a fost refcut (de la ultima arhivare).

Pentru a mbunti performanele sistemului i a uura procesul de arhivare, trebuie schimbat periodic baza de date. Aceast operaie nseamn mprirea bazei de date n mai multe pri, n funcie de natura aplicaiei, de exemplu pe sezoane, pe ani, pe luni etc.

PAGE 5-8