Вычислительная система мониторинг кампуса с программируемой структурой
Б.И. Борде,
проф., к.т.н., bborde@sfu-kras.ru,
СФУ, г. Красноярск
Кампус университета (лат. Campus - открытое пространство) представляет собой
территорию с комплексом сооружений, дорогами и коммуникацими. Появились электронные екампусы с информацией об основных обьектах.
Мониторинг — непрерывный процесс сбора параметров объектов кампуса,
формирование протоколов и воздействий в соответствии со стандартами. Функции
мониторинга выполняются сетевой вычислительной системой со средствами
сопряжения с обьектами [1,2,3].
Вычислительная
система мониторинга кампуса MONCampus состоит из следующих подсистем:
MONCampus = <MONPerim,
MONBuild, MONConstr, MONRoad, MONCOM>
где: MONPerim - подсистема мониторинга периметра кампуса
обеспечивает его охрану;
MONRoad – подсистема отслеживает состояние дорог и событий на
них;
MONConstr – подсистема регистрирует состояние несущих
конструкций сооружений и соответствие их проектным нормам.;
MONBuild – подсистемы мониторинга сооружений кампуса,
состоящая из отдельных подсистем каждого сооружения MONBuild(i);
MONCOM -
подсистема мониторинга состояния коммуникаций кампуса.
Основной
функцией вычислительной системы мониторинга кампуса MONCampus явпяется прогнозирование и
фиксация чрезвычайных ситуаций, формирование и передача соответсвующих
сообщений. Подсистемы мониторинга
отдельных сооружений кампуса MONBuild(i) получают
сообщения от подсистем мониторинга относящихся к нему помещений MONROOM(i.k) и несущих конструкций, и формируют сообшения
для кампуса.
Подсистема
регистрации состояния несущих конструкций сооружений может быть построена на различнвх компонентах. На ранних этапах использовались проволочные
тензометры. Серийно выпускаются струнные датчики с удалением от контроллера до
60 метров [5] и волоконно – оптические датчики с гораздо большим удалением от контроллера
и большим расстоянием между датчиками [6,7]. Датчики отличаются цеентральной длиной волны и могут подключаться к одной
оптической линии [7]. Несмотря на высокую стоимость оптического контроллера,
для мониторинга кампуса оптоволоконный вариант предпочительней
струнного.
Структура
подсистемы состояние несущих конструкций сооружений должна быть избыточной и
программироваться для сохранения работоспособности в случае разрушения
отдельных частей сооружений. Оптический
контроллер (интеррогатор) дополняется
коммутатором для обхода последовательно соединенных датчиков деформации на решетках
Брегга [7,8]. Лучшим, но более дорогим, решением является
использование двух оптических контроллеров и двух коммутаторов. Датчики будут
распределены не только по разным линиям, но и по подсистемам ввода данных.
Мониторинг
периметра кампуса может выполняться на базе лучевой технологии в раличных диапазонах длин волн или на базе оптоволоконных
датчиков. Тревожное событие формируется при пересечении луча или при вибрационной
нагрузке.
Наибльший вклад в стоимость системы вносит
подсистема мониторинга сооружений кампуса из за большого числа помещений. Подсистема мониторинга помещений MONROOM(i.k) обычно
состоит из нескольких специализированных частей: охранной и пожарной.
Развитие
элементной базы привело к появлению комбинированных датчиков. Комбинированный
охранный датчик [9] содержит несколько чувствительных элементов и цировой процессор, на выходе которого формируется сигнал
тревоги и два дополнительных сигнала GPIO.
Сигналы комбинированных датчиков более достоверны и снижены возможности ложных
срабатываний.
Комбинированный пожарный датчик
срабатывает по газовому каналу или по температуре. Наряду с основными функциями
охраны и обнаружения возгорания, устанавливают датчик CO2. Для обработки данных и формирования сообщений лучше
использовать универсальный процессор. Необходимо обеспечить вентилцию.
При наличии приточной системы достаточно установить заслонку, управляемой
шаговым двигателем, выполняющего порядка десяти команд. Таким образом получается универсальная подсистема мониторинга
помещения, которую можно адаптировать под необходимые параметры от лаборатории
до вузовской аудитории.
Появление систем мониторинга
зданий вызвало необходимость осуществить взаимодействие между оператором или
сервером и промежуточным вычислительным устройством, где происходит сбор информации,
которая поступает с контроллеров, отображения информации, для наглядного понимания
о состоянии систем мониторинга
применения, возможно систем принятия решения, в случае моментального
реагирования при аварийной ситуации. В этих условиях использование стандартного
открытого протокола могло стать единственно возможным выходом для крупных интегрированных
систем и единственно экономически целесообразным решением для небольших
объектов. BACnet (Building Automation
and Control network) [10] в
настоящее время стал набором правил по взаимодействию между устройствами различных
систем автоматизации зданий.
Сообщения об изменениях значения
(COV - Change Of Value) позволяют COV-клиенту подписаться на COV-сервере на
постоянной или временной основе, чтобы принимать отчеты об изменениях определенных
значений определенных свойств объектов BACnet. Все
стандартные объекты BACnet могут поддерживать
COV-сообщения. Если в стандартном объекте настроены COV-сообщения, тогда
изменение значений заданных свойств объекта запускает механизм COV-оповещения
для отправки одному или нескольким подписанным клиентам. Сообщения могут выборочно
идентифицироваться по категориям «тревоги» и «события». Объекты указывают эту
категорию в свойстве Notify_Type. В BACnet различие между тревогами и всеми остальными
событиями определяется тем, что будет ли передаваться сообщение через службу GetAlarmSummary или нет. Во всех других отношениях BACnet не делает никакого различия между тревогами и событиями.
Тревоги и события, передаваемые через BACnet сеть,
нуждаются в приоритизации, чтобы важная информация
могла достигать адресата как можно быстрее. Для обеспечения приоритетности
тревог на сетевом уровне существует прямая связка с сетевыми приоритетами BACnet.
1.
Норенков
И. П. Основы автоматизированного
проектирования. Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э.
Баумана, 2006. 446 с.
2.
Артамонов Е. И.
Структурное проектирование систем. / Е.И.Артамонов // Информационные технологии
в проектировании и производстве.2008. №2. С.3–10
3.
Борде Б.И. Основы САПР неоднородных вычислительных
устройств и систем, Красноярск, изд. КГТУ с грифом Минобразования, 2001г.-
352с.
4. Борде Б.И.
Программно - методический комплекс "Основы САПР неоднородных
вычислительных устройств и систем " Красноярск, КГТУ, 2008г.-CDROM (рус.,англ.) . Номер гос. регистрации НТЦ ИНФОРМРЕГИСТР 0320702238.
5.
Борде Б.И. Многоуровневая структурная оптимизация
неоднородных вычислительных систем. Вестник Красноярского государственного
университета, Физико-математические науки, вып. 7,
2006, с. 155-161.
6. sprut.sitis.ru
7. www.micronoptics.com
8. www.forc-photonics.ru
9. www.aktivsb.ru/images/paradox/doc/525d_.pdf
10. www.bacnet.org, www.bacnet.ru.