Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка линейки модулей различной модификации для беспроводных сетей в составе систем автоматизации различного применения

Номер контракта: 14.577.21.0168

Руководитель: Садыков Марат Фердинантович

Должность: доцент

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
модуль беспроводного интерфейса, линейка модулей, беспроводная сеть, система автоматизации, набор параметров, способ передачи информации, протокол для управления, шлюз, ретранслятор, стек, защита, безопасность, качество

Цель проекта:
Ежегодно доля автоматизированных систем в различных отраслях в мире возрастает. Автоматизация процессов позволяет снизить энергопотребление, повысить ресурсоэффективность и производительность, а также существенно расширить функциональные возможности и комфорт. Однако внедрение автоматизированных систем в ряде случаев ограничено высокой стоимостью и как следствие низкой рентабельностью. В частности применение модулей на примере ZigBee, Xbee и т. п. в составе автоматизированных систем ограничено вследствие их высокой стоимости. Высокая стоимость обусловлена "импортным" происхождением модулей, избыточной аппаратной и программной части в большинстве случаев, т. е. имеет место неэффективная цена с точки зрения потребностей. Изменение сложившийся ситуации решается путем разработки дешевого отечественного аналога с гибкой структурой, основанной на применение разработанных шлюзовых модулей на большое количество протоколов (Bluetooth, Wi-Fi, PLC, Ethernet, USB, RS-485, IrDA) и разработки программного обеспечения модулей сетевого стека с применением шифрования в соответствие с ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99. Снижение стоимости обеспечивается за счет разработки собственного программного обеспечения, оптимизации функционала под существующие требования рынка, использования отечественной элементной базы. Основной целью ПНИЭР является создание экспериментальных образцов модулей различной модификации для беспроводных сетей в составе систем автоматизации различного применения.

Основные планируемые результаты проекта:
Экспериментальные образцы модуля беспроводной сети автоматизации процессов (БСАП) с возможностью взаимодействия с протоколами связи Bluetooth, Wi-Fi, PLC, Ethernet, USB, RS-485, IrDA должны обеспечивать возможность применения для мониторинга состояний объектов и автоматизации предприятий и общественных зданий.
Экспериментальные образцы модуля БСАП с возможностью взаимодействия с протоколом связи USB должны обеспечивать:
- измерение аналоговых сигналов (не менее двух каналов);
- измерение ШИМ-сигнала (не менее одного сигнала);
- выдачу сигнала с ЦАП (не менее одного канала);
- ШИМ-генератор (не менее один канал);
- поддержку обмена данными по протоколу USB.
Экспериментальные образцы модуля БСАП с возможностью взаимодействия с протоколом связи RS-485 должны обеспечивать:
- измерение аналоговых сигналов (не менее двух каналов);
- измерение ШИМ-сигнала (не менее одного сигнала);
- выдачу сигнала с ЦАП (не менее одного канала);
- ШИМ-генератор (не менее один канал);
- поддержку обмена данными по протоколу RS-485.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Планируемыми конечными продуктами ПНИЭР являются экспериментальные образцы модуля беспроводной сети автоматизации процессов (БСАП) с возможностью взаимодействия с протоколами связи Bluetooth, Wi-Fi, PLC, Ethernet, USB, RS-485, IrDA. Для модулей БСАП будет разработано специальное программное обеспечение, реализующие следующие функции: местного и дистанционного управления объектами; самодиагностики модулей БСАП и их каналов связи; возможность настройки оперативным персоналом; функции самовосстановления сети при потере нескольких узлов; функцию самоорганизации сети; возможность ручной настройки топологии сети.
Новизна выбранного способа решения поставленной задачи заключается в разработке собственного программного обеспечения на основе созданного Участником конкурса алгоритмов сетевого стэка, применении уникальных конструктивных решений при разработке модулей
БСАП.
В разрабатываемой линейке модулей будет создан отечественный аналог сетевого стека с библиотекой различных конфигураций модулей. Предлагаемые модули могут внедряться и слаженно работать, расширяться и адаптироваться к новым потребностям и задачам за минимальное время в любых учреждениях (новых, строящихся, реконструируемых).
Спрос на предложенную систему подтверждает индустриальный партнер.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Модули БСАП с возможностью взаимодействия с протоколами связи Bluetooth, Wi-Fi, PLC, Ethernet, USB, RS-485, IrDA будут использоваться для мониторинга состояний объектов и автоматизации предприятий и общественных зданий.
Внедрение продукта позволит с системах мониторинга и автоматизации получить следующее:
- адресный доступ к каждому узлу сети;
- широковещательный доступ ко всем узлам сети;
- дальность передачи сигнала между соседними устройствами: в помещении – до 100 м, на открытой местности – до 500 м;
- автоматическая ретрансляция передаваемых данных;
- создание зон сплошного информационного покрытия большой площади;
- создание недорогих инструментов автоматизации;
- бюджетные решения концепции "Умный дом".
Например, рассмотрим удорожание уличных светильников с управлением на примере производитель светотехнического оборудования LEDEL. Стоимость Super street 250 системой управления 33 200 руб., без системы управления 29 900 руб.
Наличие отечественной рентабельной альтернативы зарубежным аналогам позволит существенно повысить долю автоматизированных систем освещения и других технологических процессов и как следствие снизить энергозатраты, а также расширить функциональные возможности.

Текущие результаты проекта:
ПНИЭР началась в 2015 году. На данный момент реализуется Этап 1: «Анализ современного состояния проблемы. Обоснование и выбор направления исследований. Постановка задач и определение методов их решения». Результаты:
- исследованы, обоснованы и выбраны методы и средства, направления исследований и способы решения поставленных задач;
- определены и обоснованы типы и характеристики модулей БСАП;
- проведен обзор, анализ и разработка схемных решений для систем питания и управления испытательного стенда.