Микропроцессорная система экологического мониторинга вредных газовых выбросов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?лит осуществлять надежный анализ многокомпонентных газовых смесей.
Большинство ГА (газоанализатор) в настоящее время построены по типу прямого преобразования с разомкнутой структурной схемой, в которых все преобразования от входной измеряемой величины Х до выходной У имеют одно направление: от входа к выходу ГА (рис. 6.1).[9].
Этот путь представляют следующие устройства:
-устройство пробоподготовки УПП;
-измерительный преобразователь ИП;
-устройство обработки информации УОИ;
-выходной прибор ВП.
УПП предназначены для забора, транспортирования, очистки, осушки, прокачки анализируемой смеси через измерительные камеры ИП, а также стабилизации (при необходимости) ее температуры T, давления P, расхода Q, потребляемой мощности W и других параметров.
ИП осуществляет преобразование параметров, характеризующих состояние газа, в электрический, пневматический (или другой вид) информационный сигнал.
УОИ обрабатывает поступающий из ИП сигнал, выделяя требуемую информацию в аналоговом YB или цифровом YH виде.
ВП представляет полученную в УОИ информацию в удобном для использования виде (например, в виде массовой концентрации ? или объемной доли ? компонента анализируемой смеси).
Рисунок 6.1 - Обобщенная структурная схема газоаналитического
УОИ, в зависимости от назначения системы и решаемой задачи, является аппаратура сбора, регистрации (запоминания) и (или) отображения данных, либо вычислительное устройство (центральная или базовая ЭВМ) с периферийным оборудованием, обеспечивающим вывод информации в форме, необходимой для её дальнейшего использования, а также наличие УКВ передатчика для отправки измерений на соответствующий приемник.
Уравнение, связывающее входные и выходные переменные (сигналы) ИИС, можно записать в общем виде (6.1):
{Y} = Ф[{X}], (6.1)
где {Y} - множество выходных переменных системы;
{X} - множество входных измеряемых величин;
Ф - оператор системы, определяющий связь между входными и выходными величинами, в том числе с учётом алгоритма решаемой задачи.
Для нашей системы входными данными являются:
-Сигналы с датчиков (газа, влажности, температуры, расхода газа);
-Органы управления (селектор выбора газа, диапазона измерения, передачи по сети GSM, включения/выключения устройства).
Выходные данные:
-Показания измерений на ЖК-дисплее прибора;
-Файлы результатов измерений, находящихся на сервере, переданные посредством сети GSM.
Тогда множество {X} = {U,I,V} - это входные измеряемые величины. В разрабатываемой системе происходит передача по сети GSM результатов измерения, которые хранятся в ОЗУ, и по запросу пользователя происходит инициализация модема и передача данных.
С учётом поставленной задачи, разработана структурная схема измерительной системы которая представлена на чертеже 2010.М52.08.02.
В структуру входят:
-Блок ПП (Датчики газа, температуры, влажности, расхода газа);
-Усилители ток-напряжние (У1-У2);
-Аналоговый коммутатор (АК), входящий в состав МК;
-Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);
-Память данных, программ (ОЗУ, ПЗУ);
-Процессор (ЦПУ);
-Асинхронный последовательный интерфейс (USART);
-Порты ввода-вывода (ПВВ);
-Схемы управления нагрузкой (СН1-СН2);
-Насос (НС) и нагреватель (НГ);
-Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ);
-Беспроводной модуль передачи данных (GSM-приемоередатчик).
В таком приборе измерения осуществляются по требованию оператора с помощью элементов управления. После окончания измерений значение о концентрации заносятся в память. Организация памяти представляют собой стек, при достижении его верхушки, старые значения вытесняются новыми. Закончив измерения, оператор по желанию отправляет измеренные данные, которые извлекаются из памяти и передаются по каналу мобильной связи.
Для передачи по мобильной связи используется GSM-модем в виде отдельного конструктивного решения. Модем работает через оператора выбранной сотовой сети посредством управления АТ-команд. Структурная схема взаимодействия представлена на рисунке 6.3.
В реализации удаленной передачи на конечный компьютер пользователя, данные передаются посредством GPRS через сеть интернет на промежуточный сервер.
Модуль выступает в качестве Web клиента (Web Client - WCL) обменивающегося данными с некоторым внешним сервером по протоколу HTTP. Сервер должен иметь статический внешний IP адрес и быть доступным в любой момент времени. В качестве сервера используется сервер KernelChip (предоставляемый производителем GSM-модема) круглосуточно обслуживающий запросы всех модулей. То есть в режиме WCL общение с модулем производится не на прямую, а через промежуточный сервер. В конечном итоге компьютер клиента запрашивает необходимую информацию с промежуточного сервера KernelChip и преобразует информацию к требуемому виду.
Рисунок 6.3 - Схема взаимодействия газоанализатора с беспроводной сетью и конечным компьютером
6.2 Описание работы газовоздушной части газоанализатора
Забираемая для анализа проба обладает весьма большим разбросом параметров, например, по запыленности, давлению, температуре, влажности, составу неизменяемых компонент, наличию вредных и химически активных веществ.
В то же время применяемые в газоанализаторах ИП требуют подачи в них, как правило, очищенной, осушенной анализируемой пробы со стабильными физическими параметрами (температура, давление, расход и др.). ?/p>