Удаленный мониторинг.

Что имеем:

• Двухэтажный таунхаус, предназначенный для круглогодичного проживания
• Централизованное электроснабжение (как всегда в загородных домах, очень нестабильное)
• Централизованное холодное водоснабжение
• Централизованное газоснабжение
• Газовый отопительный котел Protherm Gepard

Что хотим получить

• Возможность удаленного мониторинга микроклимата в доме (чтобы на душе было спокойно в случае долгого отсутствия)
• Возможность удаленного управления этим самым микроклиматом (уменьшить температуру обогрева с целью экономии газа, увеличить температуру перед возвращением домой)
• Возможность удаленного снятия показаний счетчиков ресурсов, подлежащих оплате (счетчика расчета газа, воды и электроэнергии)
• Стоимость устанавливаемого оборудования должна быть экономичная
• Стоимость эксплуатации системы должна быть минимальная

Рассматривать варианты я начал с последнего пункта («минимальные эксплуатационные расходы»). Ибо и так приходится платить за уборку территории, воду, газ и электричество. Соответственно, для целей удаленного мониторинга и управления есть два основных решения:

1. Управление и мониторинг реализованы при помощи SMS-сообщений
   Положительные стороны
   • Достаточно хорошая помехозащищенность (при нестабильном покрытии попытки доставки SMS будут производиться автоматически средствами оператора связи и/или абонентского устройства)
   • Возможность мониторинга и управления с любого мобильного телефона
   • Наличие готовых решений (от описания возможных реализаций, до имеющихся в продаже готовых устройств)
   Отрицательные стороны
   • Достаточно высокая стоимость обмена данными (даже в случае использования предоплаченных пакетов SMS)
   • Ограниченный размер информационной посылки (при необходимости обмена большим количеством данных скорость обмена падает, а стоимость трафика значительно увеличивается)
2. Управление и мониторинг реализованы через сеть Интернет
   Положительные стороны
   Отрицательные стороны
   • Для мониторинга и управления необходим доступ к сети Интернет
   • В связи с особенностями услуги «Мобильный интернет» у наших операторов (нет возможности получить статический public IP адрес для мобильного устройства по вменяемым ценам) необходимо наличие сервера, на котором будет осуществляться сбор информации с удаленных устройств
   • В случае нестабильного покрытия задача гарантированной доставки данных ложится на программное обеспечение

После изучения найденных на просторах Интернета решений я понял, что ни одно из них меня не устраивает (даже с точки зрения эксплуатационных расходов. Не говоря уже о стоимости самого оборудования). Поэтому будем делать все с нуля. Ладно, не совсем с нуля: у меня есть свободный сервер, который доступен в сети Интернет в режиме 24x7. Ну и все.

Реализация: передача данных и команд управления

Проанализировав предложения «большой тройки» (как для частных лиц, так и M2M), я остановился на мобильном интернете от «Мегафон» с опцией «Интернет планшет» . В ней, в отличии от МТС, нет ограничений на использование «только на планшетах», а 20Мб ежедневного включенного бесплатного трафика для телеметрии более чем достаточно. Так как я использую устройство для собственных нужд в качестве физического лица, то никакие явно описанные условия и ограничения оператора не нарушаются.
Итак, в интернет-магазине приобретен USB-модем от оператора, соответствующим образом изменен тарифный план и подключена требуемая опция.

Реализация: управляющий контроллер

Должен быть миниатюрным, стабильно работающим, не требующим внешнего охлаждения, допускать установку ОС Linux (чтобы по максимуму использовать готовые решения, а не изобретать велосипед по каждому случаю), иметь некоторое количество программно управляемых входов/выходов и, как минимум, один порт USB, поддерживающий режим хоста (для подключения USB-модема).
Самым дешевым вариантом оказалось использовать Banana PI , хотя можно взять и ее функциональный прототип Raspberry Pi . Просто Banana в тот момент была доступна за меньшие деньги.
Вот что получилось в итоге (без схемы сопряжения с газовым котлом)

Реализация: датчики

Мне хотелось иметь информацию о микроклимате во всем доме (2 этажа), соответственно было приобретено 5 цифровых термометров DS18B20 . Их размещение: стена на 1-м этаже (температура воздуха на 1-м этаже), батарея на 1-м этаже (температура теплоносителя на 1-м этаже), стена на 2-м этаже и батарея на 2-м этаже (воздух и теплоноситель на 2-м этаже), один датчик вынесен наружу подальше от окон и дверей (чтобы получать информацию о реальной температуре на улице). Все датчики вешаются на одну двухпроводную (в моем случае еще и экранированную) шину. У меня длина кабеля получилась чуть более 20 метров, при этом все датчики работают стабильно и без сбоев.
Для учета расхода газа (мне повезло - у меня установлен газовый счетчик со встроенным магнитом), был использован датчик холла (подробнее см. в ).
Для расширения функционала до встроенной погодной станции был также приобретен датчик атмосферного давления .
Для будущего развития (реализация алгоритмов отопления, использующих понятие «точка росы») был приобретен датчик относительной влажности воздуха, но он пока не используется.

Реализация: управление котлом (теория)

Ох уж этот котел! Ну да, начал я с реализации наблюдения за микроклиматом, а в результате захотелось еще и им управлять. Мой котел поддерживает управление двух видов: «включил/выключил» (если «включил» - будем греть воду до температуры, заданной на консоли котла. Если «выключил» - ничего греть не будем) и цифровое по шине eBus . Последнее является (немецкой) разработкой для управления домашним климатическим оборудованием, но конкретная реализация очень сильно зависит от производителя техники. Для своего котла в продаже я нашел только одно оригинальное устройство-терморегулятор , но оно работает исключительно в автономном режиме что, фактически, ничем не полезнее, чем управлять котлом через его консоль.
После некоторого изучения имеющейся в Интернет информации удалось выкопать некоторые обрывки протокола управления, полученные энтузиастами путем reverse engineering. Я не стал действовать так жестко, как автор этой статьи , но все-таки в результате мне удалось не только поговорить с котлом по душам, но и заставить его выполнять мои команды так, как если бы их выдавал оригинальный терморегулятор. Однако все равно большое спасибо первопроходцам , глядя на которых я понял, что в этой жизни нет ничего невозможного!

Реализация: управление котлом (практика)

Итак, котлом будем управлять по шине eBus. Готовые адаптеры для шины стоят невменяемых денег (да, к тому же, доступны только «под заказ». А зима приближалась, систему надо запускать!), поэтому пришлось вспомнить молодость (и свое увлечение радиотехникой) и разработать собственную схему сопряжения. С гальванической развязкой (ибо память о сгоревшем из-за неисправного блока питания компьютере была еще свежа, а иметь на руках газовый котел со сгоревшей платой управления перед зимой мне не очень улыбалось). Схема пока собрана на макетной плате, но уже доказала свою стабильную работоспособность.
Интерфейсный блок на макетной плате

Реализация: программное обеспечение

Оригинальная разработка (как серверная часть, так и «прошивка управляющего контроллера»). Для системы визуализации данных (пока) используется бесплатная система мониторинга Zabbix , но планируется все-таки сделать специализированное приложение. Вообще программное обеспечение поддерживает модульную организацию аппаратной части: что в контроллере установлено, то и будет обслуживаться. Нужна вам погодная станция (установили соответствующий модуль) - получите информацию об атмосферном давлении. Нужно вам управление газовым котлом (установили модуль с реле или интерфейс eBus) - сможете им управлять (иначе только наблюдайте за обстановкой в доме). Есть у вас собственный канал Интернет - тогда USB-модем вам не нужен, просто подключите устройство к вашему роутеру при помощи ethernet-кабеля.

Результаты

На новогодние праздники мы с женой уезжали достаточно далеко от нашего дома, но имели возможность в любой момент проконтролировать его состояние. И, в случае необходимости, изменить параметры микроклимата (несколько раз этим пришлось воспользоваться при значительном изменении внешней температуры воздуха, ниже -15C). Во всяком случае заморозки системы отопления не произошло (несмотря на неоднократные перебои с электроснабжением поселка), растущие в доме цветы не замерзли, и газа для отопления мы сожгли не так уж и много. Кстати, значения газового счетчика с точки зрения программы и реальные за два месяца эксплуатации совпали полностью, поэтому платежки по газу можно заполнять даже не посещая свой дом.
Общий вид работающего устройства


(внизу - стабилизатор напряжения для газового котла, на него можно не обращать внимания)

Как это выглядит на компьютере

Мониторинг без подключения к газовому котлу


Несмотря на автономное подключение, убедиться в работоспособности котла можно по пилообразному графику температуры теплоносителя в батареях отопления. Пустячок, а приятно!

Датчик расхода газа (см. )


Пока все выводится нарастающим итогом, но этот график будет изменен на график скорости расхода газа в зависимости от времени.

Погодная станция: внешняя температура


Ну просто интересно мне знать, что одевать при выходе из дома.

Погодная станция: атмосферное давление


Эк его плющит и коллапсит! Пока понаблюдаем, но можно будет как-нибудь прикрутить и для предсказания погоды.

Мониторинг с подключением управления газовым котлом


Для управления в настоящий момент имеется возможность задать желаемую целевую температуру теплоносителя (его выход и обратное поступление). На графике цели указаны пунктирными линиями. По ним котел самостоятельно определяет алгоритм работы (интервал между включением горелки и насоса), ориентируясь на данные собственных датчиков температуры теплоносителя.

Надежность и безопасность

Операционная система в управляющем контроллере работает в режиме «только чтение», поэтому устройство не боится неожиданного пропадания электропитания. Аналогично, газовый котел управляется таким образом, чтобы в случае нарушения цепей управления (контроллер обесточен, выключен либо оборван интерфейсный кабель) котел автоматически переходил бы в стандартный режим работы с управлением со своей консоли. Алгоритмы обмена данными оптимизированы под «очень плохие каналы связи» (для работоспособности устройства достаточно наличие хотя бы «временами возникающего» подключения по EDGE, в чем я лично убедился при установке контроллера в пос. Бисерово московской области - покрытие Мегафона там просто никакое).
В настоящее время устройство собирает информацию с датчиков с периодичностью раз в минуту, а обмен с сервером производится раз в 15 минут. В таком режиме максимальная разрешающая способность мониторинга будет 1 минута, а максимально возможная задержка на получение информации 15 минут. При этом запас бесплатного суточного трафика составляет 15Мб из 20Мб предоставляемых в соответствии с тарифной опцией.
Второй тип управления (при помощи SMS) может использоваться тогда, когда необходимо получить информацию или изменить режим работы «здесь и сейчас» (т.е. если мы не хотим ждать 15 минут до очередного сеанса связи с сервером).

Планы на будущее

• Режим «консервации дома»: автоматическое поддержание температурного режима, который предотвращал бы появление плесени (температура в доме должна быть выше «точки росы») и/или предотвращал заморозку системы отопления (в случае использования в качестве теплоносителя воды, вместо антифриза)
• Режим поддержания требуемой температуры на заданном этаже с оптимизацией работы котла с точки зрения потребления газа
• Учет расхода электроэнергии
• Учет расхода воды
• Контроль опасных ситуаций (утечка газа, превышение уровня CO, протечка воды и т.п.)
• Добавление системы автономного электропитания устройства на случай пропадания стационарного питания (хотя, конечно, в этом режиме газовый котел работать не сможет)
• Что-нибудь еще?

Небольшое маркетинговое исследование

Ну и, напоследок, небольшое маркетинговое исследование. Вышеописанная разработка делалась исключительно «для себя», но с учетом интереса к ней наших друзей и соседей рассматривается вариант создания промышленного варианта такого контроллера.

• В настоящее время устройство не имеет собственных средств индикации и клавиатуры для управления. Управление и мониторинг возможны через сеть Интернет (основной режим) и посредством SMS (дополнительный режим). Нужно ли делать какую-либо систему индикации (дисплей) и автономного управления (кнопки) с учетом того, что это приведет к увеличению стоимость аппаратной части?
• В случае управления через Интернет необходимо наличие внешнего сервера. Этот сервер может работать с неограниченным количеством удаленных устройств и, соответственно, индивидуальных потребителей. Но размещение и сопровождение сервера с работоспособностью 24x7 не может быть бесплатным. Готовы ли Вы платить какую-либо абонентскую плату за эту услугу? Если да, то какой ежемесячный размер Вы считаете для себя допустимым?
• Вопрос, вытекающий из предыдущего: не боитесь ли вы управлять своим домом через облачную платформу? Ну да, есть несколько уровней защиты, есть возможность автономной работы. Даже если контроллер полностью выйдет из строя, то это не приведет ни к каким фатальным последствиям. А все-таки, если подумать?
• Для промышленного варианта придется разработать и изготовить печатную плату и корпус устройства. Готовы ли Вы оплатить предзаказ на описанное выше устройство с условием поставки готового изделия через 2-3 месяца после оплаты?
• Конечное устройство будет в коробочном варианте, но для установки температурных датчиков требуется протянуть провод (его длина зависит от контролируемого помещения), установить на нем розетки для датчиков, подключить провод к газовому котлу (через штатный разъем, но все-таки...). Т.е. выполнить некоторые простейшие монтажные работы. Готовы ли вы делать их сами, или предпочитаете получить систему «под ключ»?

AIDA64 Business предлагает расширенные функции удаленного контроля, которые позволяют системным администраторам отслеживать сетевую деятельность в режиме реального времени, проверять конфигурацию оборудования и программ на подключенных к сети ПК, а также полностью контролировать удаленные компьютеры, не покидая свое рабочее место.

Мониторинг удаленных компьютеров

AIDA64 предоставляет в режиме реального времени информацию о компьютерах, подключенных к сети, которую, следовательно, можно использовать для мониторинга и контроля аппаратных ресурсов и использования сети. Она сообщает системным администраторам о состоянии и работе каждого клиента; администраторы даже могут отследить количество работающих приложений и, имея должные на то полномочия, активные в данный момент окна, на которые смотрят пользователи.

Кроме мониторинга, программа также предлагает удаленные инструменты для вмешательства. Среди прочего, она позволяет администратору отправлять сообщения на удаленный компьютер или искать файлы, прекращать выполняемые процессы или делать снимки экрана. Такие функции можно использовать на всех клиентах одновременно: например, если выбрать команду «Запустить программу» (Run program) в AIDA64 и набрать «Блокнот», Блокнот Windows откроется на всех компьютерах в сети.

Удаленная системная информация

AIDA64 Business также предоставляет подробную информацию о программном и аппаратном обеспечении на удаленных компьютерах в режиме реального времени. Во время сессии удаленного подключения можно увидеть подробные сведения об удаленной машине и просмотреть их в меню страницы и в информационном окне.

Удаленный контроль

Администраторы также могут использовать эту программу для полного контроля удаленных компьютеров. Это может в значительной степени помочь в выполнении ежедневных административных задач, таких как поддержка, устранение неисправностей и обслуживание. Если у сотрудника, например, возникает проблема с офисным компьютером или приложением, администратор может предоставить удаленную поддержку, не покидая своего места.

AIDA64 Business позволяет выбрать те компьютеры, имена пользователей или IP-адреса, которые обладают полномочиями на установление удаленных подключений. Можно также установить защиту при помощи паролей для доступа к удаленным функциям, чтобы только уполномоченные пользователи могли их использовать.

AIDA64 Business всегда сообщает пользователям компьютера об установлении администратором удаленного подключения к их компьютеру.

Что говорят клиенты?

«Функция удаленного мониторинга позволяет нам отслеживать использование нашей внутренней сети, а удаленного контроля - полностью контролировать компьютеры сотрудников при помощи одного нажатия. В результате, поддержка и устранение неисправностей проходят быстрее и качественней.»

Габор Хайду, начальник ИТ-отдела,
Érd és Térsége Water Company

Если вас интересует мнение других клиентов о программе AIDA64,

Хотите перенастроить тысячи устройств, которые подключаются к облаку лишь на пять минут в день? Не стоит ждать, пока они выйдут в сеть одновременно. Используйте изменения конфигурации, и они будут применены в максимально сжатые сроки .

Обновления встроенного ПО и конфигурации могут передаваться вашим устройствам через центральный сервер при помощи стандартных и специализированных коммуникационных протоколов. Передачу этих настроек можно запланировать на ночные часы, что обеспечивает беспрерывность вашего сервиса.

Агенты сами устанавливают исходящие соединения с сервером. Они являются идеальным решением для сотовых и спутниковых сетей, которые не предоставляют белых IP-адресов. Эта же технология решает проблемы с брандмауэрами/NAT, типичные для промышленных сетей.

AggreGate поставляется со встроенным визуальным редактором виджетов. Этот инструмент позволяет создавать формы, графики, отчеты, таблицы, пользовательские интерфейсы и карты при помощи мыши. Не требуется какого-либо программирования, даже для создания компонентов интерфейса с наличием данных сервера/устройства.

Отобразите устройства, группы, маршрутизаторы, геозоны, соединения и другие объекты на географических картах, использующих любой источник, например, Google Maps, Bing Maps, OpenStreetMap и другие. Добавляйте уровни, элементы управления и селекторы к вашим картам и визуально создавайте любые операторские интерфейсы.

Визуализируйте группы устройств и ключевые показатели производительности системы на инструментальных панелях операторов высшего уровня, имеющих многоуровневую навигацию по отдельным устройствам и сервисам. Запустите ваши отчеты всего в несколько кликов.

Все коммуникации между сервером и агентами проходят через защищенные SSL-соединения и сжимаются для того, чтобы соответствовать GPRS/3G/LTE и спутниковой связи. Агенты достаточно умны, чтобы по необходимости посылать только важные события вместо необработанных значений метрик.

Несмотря на то, что все реляционные базы данных уровня предприятия поддерживаются как системы хранения данных устройств, потоки событий из мира Интернета вещей могут направляться в облако больших данных. Интегрированное хранилище типа NoSQL может работать как внутри сервера, так и в качестве отдельного кластера хранения, состоящего из нескольких узлов.

AggreGate поддерживает огромное количество коммуникационных протоколов , включая M2M/IoT, ИТ и протоколы автоматизации, а также общие протоколы, такие как SQL и SOAP. Если операции записи или управления поддерживаются каким-либо протоколом, AggreGate может их использовать.

Подключайтесь к системам контроля доступа, пожарной сигнализации, защиты периметра и другим системам безопасности для получения предупреждений об опасности и инцидентов через стандартные протоколы (SOAP, SQL, CAP, SNMP и т.д.) или собственные API. Создайте централизованное управление инцидентами безопасности и опрос систем, контролируйте порядок, используя автоматизацию и данные используемых сетевых устройств.

Интегрируйте систему видеонаблюдения и добавьте видеоизображения от камер, в том числе с поддержкой PTZ, на операторскую панель. Используйте прямое подключение IP-камер, открывайте необходимое изображение прямо из мнемосхем. Интегрируйте систему видеоанализа и используйте ее как еще один источник информации по безопасности.

Как часть экосистемы AggreGate, Network Manager обеспечивает комплексный мониторинг инфраструктуры M2M/IoT-сетей. Функционал продукта включает автоматическое обнаружение сети, отображение L2/L3, аппаратные средства сервера и контроль операционных систем, консолидацию сетевых событий через ловушки SNMP и сообщения Syslog, корреляцию событий и анализ первопричин, возможности моделирования бизнес-услуг и обнаружение нарушений SLA, а также контроль приложений, услуг, баз данных, голосовых сетей, беспроводной инфраструктуры в рамках одного коробочного решения.

Добавьте свойства клиентов к сетевым устройствам и системным ресурсам, используйте таблицы свойств с желаемой структурой любого размера/длины. Возможность проведения инвентаризации, используя коробочное решение, с определением серии, ответственных людей, изменений, расположения, событий и т.д. Расширьте возможности системы по тревогам и событиям информацией, взятой у любой сторонней системы инвентаризации, используя любой протокол (SQL, SOAP, и т.д.).

В простых инсталляциях AggreGate тревоги могут напрямую доставляться техническому персоналу, в больших же обычно ставится сторонняя система по работе с жалобами клиентов и управлению инцидентами. AggreGate интегрируется с почти любой подобной системой и открывает/закрывает инциденты, когда меняется статус тревоги.

IoT-платформа AggreGate предлагает много инноваций в технологии M2M/IoT. Это обеспечивает создание объединенной модели данных, которая включает нормализованные представления разнообразных аппаратных средств и представляет данные устройства для внутренних инструментов обработки/визуализации и внешних систем.

Гибкое управление событиями , включая фильтрацию событий , агрегацию, дедупликацию, маскирование, корреляцию, подтверждение событий , и анализ первопричин. Настраиваемые тревоги , поддерживающие различные типы уведомлений (звук, всплывающие сообщения, электронная почта, SMS и т.д.), эскалация и корректирующие действия.

Диаграммы и графики поддерживают широкий выбор типов, включая динамически обновляемые диаграммы. Тысячи свойств для выбора конфигурации диаграмм. Поддержка автоматических трендов, таких как линейные/степенные регрессии, скользящее среднее и других.

Используйте наши Java и.NET API с открытым исходным кодом, чтобы расширить возможности вашего IoT-решения и легко

Программы для мониторинга удалённых компьютеров.

↓ Новое в категории "Мониторинг":

Бесплатная
Alchemy Eye Pro 11.5 / 8.7.4 Rus представляет собой приложение, которое поможет провести сетевой мониторинг или постоянно отслеживать работоспособность и состояние серверов. Приложение Alchemy Eye приложение сможет оповестить владельца или администратора даже если он не за компьютером, посредством отправки письма на почту или смс.

Бесплатная
NetView 2.94 представляет собой приложение, которое сможет заменить стандартное Сетевое Окружение на компьютере. Приложение NetView не только заменит вам стандартные средства для просмотра сетевого окружения, но и поможет вести логии, со списком машин, адресов и описаний, а также регулярно проверять списки на наличие выключенных машин.

Бесплатная
InSSIDer 2.1.1.13 представляет собой приложение по сканированию и просмотру информации о доступных сетях протокола Wi-Fi. Приложение InSSIDer позволяет просмотреть такие параметры доступных точек подключения сети, как мощность сигнала, использующийся канал, MAC-адрес роутера и его производителя, а также идентификатор SSID и/или публичное название просматриваемой сети.

Бесплатная
Lan Keylogger 1.1.3 представляет собой приложение, ведущее постоянное наблюдение за сетью интернет и локальной сетью. Приложение Lan Keylogger поможет отследить все действия пользователей сети и будет наиболее полезно при использовании администраторами с большим числом подотчётных компьютеров.

Бесплатная
The Dude 3.6/4.0 beta 3 представляет собой приложение по сканированию сетей. Приложение The Dude может обеспечивать мониторинг работы подключенных к сети устройств, а также предупреждает администратора при возникновении любой проблемы.

Бесплатная
Essential NetTools 4.3 Build 267 представляет собой приложение, состоящее из набора сетевых утилит, которые обладают возможностью проводить диагностику сетей и мониторинг сетевых соединений для вашего компьютера.

Бесплатная
NetLimiter Pro 3.0.0.11 является приложением по контролю вашего сетевого трафика. Приложение NetLimiter поможет отслеживать каждого приложения, которое использует доступ к Интернету или активно управляет трафиком и контролировать скорость для потока данных.

Бесплатная
Iris Network Traffic Analyzer 4.0.7 Beta 1 является самым крутым снифером и мониторингом для трафика. Приложение Iris Network Traffic Analyzer легко настраивается и осуществляет перехват всех данных.

Бесплатная
CommView 6.1 Build 678 является приложением по перехвату и проведению анализа трафика проходящего по вашей локальной сети и интернету. Приложение CommView выполняет работу по сбору данных, которые проходят через ваш модем, а затем производит их декодирование.

Бесплатная
Сетевая инвентаризация оргтехники 1.0 является удобным приложением, освобождающим IT специалистов от обязанностей по рутинной инвентаризации оргтехники. Приложение «Сетевая инвентаризация оргтехники» даёт возможность вести учёт материальной части, произведенного ремонта и установленного программного обеспечения. Приложение разделено на две части: резидентная и серверная.

Бесплатная
Инвентаризация Компьютеров в Сети 3.95.1755 является инструментом по автоматическом проведении инвентаризации компьютерных сетей. Программа «Инвентаризация Компьютеров в Сети» может отображать всю информацию об аппаратном или программном обеспечении в виде отчёта, с выбором любой комбинации параметров.

Бесплатная
AdmAssistant 1.1 является бесплатной программой с возможностью удаленного управления компьютерами в локальной сети, а также имеющая возможность снимать конфигурацию с удаленных компьютеров и проводить их инвентаризацию. Программа также позволяет перезагрузить или выключить удалённый компьютер, а также установить на него необходимые программы или удалить ненужные.

Обзор

Для разветвленных инфраструктур, расположенных в отдаленных, изолированных местах, использование неуправляемых систем мониторинга было долгое время ограничено предельной дальностью линий связи. Традиционно, радиосвязь использовалась лишь как часть комплексного решения, и несмотря на то, что она доказала свою рентабельность, существенными недостатками были ограничения, связанные с возможной скоростью передачи данных, длительностью времени передачи и повышенной вероятностью потери данных при расширении области передачи.

Появление новейших технологий сотовой связи позволило системным интеграторам найти выход из перечисленных ограничений, предоставляя новые возможности для использования удаленного мониторинга. Для проведения мониторинга и управления коммуникациями через сотовую связь инженеры могут построить удаленно управляемую платформу, которая проста и практична в применении, минимизирует посещение объекта для настройки и обслуживания. Данная платформа может надежно передавать в режиме реального времени информацию как от приложений с высокой пропускной способностью, например с видеонаблюдения, так и критические сигналы тревоги с низкой пропускной способностью.

Задачи и решения

В этой статье мы рассмотрим технические проблемы касающиеся удаленного сбора данных, обратим внимание на приложения, которые связанны с мониторингом и управлением информацией с чрезвычайно удалённых трубопроводов, насосов и периферийного оборудования. Сначала рассмотрим, что должно быть в системах сотовой связи для удаленного мониторинга, а так же предельные возможности и функциональность, необходимые для осуществления данного решения.

Рассмотрим следующие темы:

Почему сотовая связь?
- Динамический или статический IP
- Активная передача данных:
- оптимизация пропускной способности
- предотвращение задержек работы
- оптимизация уровней сбора данных
- снижение затрат на обслуживание
- Гарантированная целостность данных

Почему сотовая связь?

При использовании радиосвязи для управления трубопроводами системные администраторы обычно настраивают блоки удаленных терминалов (RTU – Remote Terminal Unit) так, чтобы регистрирование данных происходило в локальных устройствах хранения, а затем уже отправлялись обслуживающему персоналу для сбора данных. Поскольку данные не передаются в реальном времени, реализация приложений с высокой пропускной способностью, например видео наблюдение, сопровождается трудностями управления ресурсами, которые часто непреодолимы, в то время как дорогостоящие ресурсы должны быть распределены для сбора и анализа данных с удаленных объектов. Как следствие, в настоящее время разработчики обращаются к сотовой связи для более гибкой и эффективной информационной платформы.

Превосходство сотовой сети заключается в том, что она может использовать IP сети, а так как подавляющее большинство полевых устройств сейчас с поддержкой протокола IP, то возможно передавать любые данные через каналы сотовой связи. Но недостаточно использовать только IP средства связи, так как пропускная способность и время задержки также важные составляющие. Так как сотовая связь передает данные через большее расстояние, чем традиционные радио средства связи и средства связи сверхвысокочастотного диапазона, то значительно уменьшается необходимое количество узлов ретрансляции по сравнению с радио системами и системами сверхвысокочастотного излучения. Кроме того, расширенная пропускная способность и улучшенная устойчивость к помехам у сотовых сетей, а также использование информационной инфраструктуры, которая уже установлена у сотовых провайдеров, что позволяет уменьшить количество необходимых точек ретрансляции, позволяет системным операторам сократить расходы на инфраструктуру сети.

После недавнего перехода с GPRS на HSPA сетевые технологии сразу показали значительное улучшение пропускной способности и уменьшение времени задержки в сети. Максимальная исходящая пропуская способность для сотовой сети может достигать приблизительно 5,76 Мбит/сек, входящая пропускная способность может достигать 14,4 Мбит/сек. Также была значительно уменьшена задержка в сотовой сети, при этом в некоторых сетях время задержки достигало всего 100 миллисекунд. По сути дела на сегодняшний день, во всех отношениях производительность сотовой сети превышает почти все другие доступные технологии связи дальнего действия.

Динамический или статический IP для удаленного сбора данных

Для того чтобы установить двунаправленную связь (центральный объект может напрямую запрашивать регистраторы данных и наоборот), лучше всего, если модемам сотовой сети на удаленных объектах и серверу системы SCADA будут назначены внешние IP адреса. Однако, пока стоимость статического IP адреса для устройств сотовой сети больше, чем для частного, динамического IP адреса, эта установка сразу приведет к увеличению стоимости проекта.

Тем не менее, использование специально созданного программного обеспечения OPC дает возможность настроить удаленные устройства на автоматическую регистрацию самих себя в управляющей SCADA системе, которая использует фиксированный IP адрес. В этом случае SCADA сможет получать и регистрировать IP адреса удаленных устройств, а также соответственно возможность передавать или обновлять запись тегов. Такое взаимодействие является простым и экономически выгодным способом управления удаленных устройств через сотовую сеть. Дополнительное использование регистрации данных с помощью OPC сервера дает возможность использовать динамическое DNS регистрирование, где удаленное устройство преобразует свой динамический или частный IP адрес в DNS имя хоста (т.е. URL ). В этом случае главному программному обеспечению необходима только база данных URL для связи с удаленным устройством HSPA .

Активная передача данных оптимизирует использование полосы пропускания и помогает ликвидировать простой сети

Когда пользователь решает использовать сотовые сети, самым важным и очевидным вопросом является: «Сколько это будет стоить?». В традиционной ориентированной на автоматизацию среде операторы используют устройства PLC для получения данных и в этом случае пропускная способность не является проблемой, т.к. PLC является обычно частью локальной, проводной инфраструктуры. Для удаленных приложений, работающих через сотовую связь, пропускная способность имеет определенную стоимость и это является большой проблемой. Поэтому опросные архитектуры системы плохо подходят для сотовой сети.

Активная push -связь устраняет необходимость опроса сервером, что значительно снижает нагрузку на сеть и позволяет сократить расходы, связанные с развертыванием системы сотовой связи. Без опроса сервера удаленные устройства активно отправляют данные центральному серверу по своей инициативе. Таким образом, данные передаются один раз от датчиков или систем предупреждения на объекте; изменение данных отправляется в базу данных управляющей системы, где оператор затем может просматривать отчеты.

При использовании активной передачи данных центральному серверу или SCADA не требуется постоянно делать опрос полевых устройств: вместо этого они просто ждут входящие данные. Активная передача данных не только уменьшает использование полосы пропускания, но и делает возможным передавать предупреждения об опасности в реальном времени. Наряду с активной передачей данных также важным является возможность динамически регулировать интервалы связи, чтобы задержка сети вмещалась в заданные рамки, и предотвращать всевозможные задержки в сети.

Задержка связи в сотовой сети может легко стать дорогостоящей проблемой. Полевые устройства, соединенные через Ethernet или последовательный интерфейс, используют удаленный опрос для получения данных. Устройство, у которого устанавливается значение задержки сети обеспечивающее скорости LAN -связи, столкнется с проблемой задержки при развертывании сотовой сети. Повторяющиеся задержки связи могут вывести из строя систему, а также будет взиматься дополнительная плата за пропускную способность с каждой попыткой переподключения. Активная « push » архитектура, которая создает информацию о данных, решает эту проблему, так как замена постоянного опроса данных активной передачей данных позволяет системе фактически исключить возможность задержки связи.

Активные передачи данных оптимизируют уровни передачи данных и снижают затраты на обслуживание

Традиционные системы опроса часто требуют несколько уровней сбора данных. Многоуровневая архитектура предназначена для распределения нагрузки системы и сокращения цикла опроса. Однако, многоуровневые системы трудны в управлении и сложны в построении и обслуживании. В больших системах проблема, которая происходит в промежуточном узле, может отнять много времени для её определения и устранения. Кроме того, большие многоуровневые системы часто непродуманно собраны вместе различными системными интеграторами, каждый из которых использует свое оборудование и различные протоколы. Протокол унификации в одиночку может создать достаточно проблем, чтобы парализовать всю систему.

Развитие в сотовой сети систем сбора данных и предупреждения, которые используют технологию активной передачи данных, сделало возможным ликвидировать почти все промежуточные уровни сбора данных. Так как сотовые сети основаны на IP адресах, они, по существу, не имеют ограничения по дальности по сравнению с традиционными радио и сверхвысокочастотными средствами связи, и необходимое количество узлов ретрансляции снижено. Кроме того, как правило, использование существующей информационно-коммуникационной инфраструктуры провайдеров существенно снижает стоимость внедрения. Более того, так как пропускная способность сотовой сети значительно шире, чем у радиочастот, и менее восприимчива к внешним помехам, то необходимое для сбора данных количество точек ретрансляции уменьшается.

Действенное, эффективное программирование для улучшенного удаленного мониторинга

Для комплексного подхода не предоставляется ничего более гибкого, чем эффективная платформа программирования. Платформа программирования используется для приложений, требующих высочайшего универсального уровня в программировании, таких как пользовательские протоколы, комплексные вычисления и запись данных. Программируемые сотовые RTU контроллеры, которые поддерживают языки программирования C / C ++ или стандарт IEC 61131-3 (которые включают в себя ряд инструментов Linux ), могут быть эффективно настроены для быстрого решения многообразных требований пользователя. Среда программирования помогает пользователям сэкономить время на установку и настройку, снижая накладные расходы на программирование в таких ключевых областях, как контроллеры ввода/вывода, средства предупреждения и управление сетевой связью, в которую входит сотовая связь и SMS , а также на совместимость с существующими системами SCADA / DB . По сравнению с другими платформами программирования, Linux и IEC -61131-3 совместимы с сотовыми устройствами RTU , предоставляя максимальную гибкость кодирования, а оптимизированная с помощью предоставляемого программного обеспечения установка контроллеров ввода/вывода и сигналов тревоги становится проще и быстрее чем когда-либо до этого.

Возможность установить сбор данных в реальном времени в удаленной среде, которая имеет ненадежную инфраструктуру связи, очень важна, так как операторам необходима информация в реальном времени для принятия решений, которые влияют на распределение ресурсов и доставку. Обычно операторы используют регистраторы данных для хранения информации о событиях (для PLC сетей, например, база данных это полный набор данных полученный опросом за определенный период времени), с возможностью её получения при просмотре базы данных. Это очень неэффективный способ управления удаленными объектами, тем более что это может привести к дублированию полученных данных и созданию многоуровневых сетей, в которых надо будет разбираться операторам.

Использование сотовой связи предоставляет операторам прямой, в режиме реального времени доступ ко всем удаленным данным. По этой причине оптимизация базы данных также важная часть эффективности системы сбора данных. Оптимизация систем управления базами данных под OPC решения не только упрощает сбор данных в режиме реального времени, но также автоматизирует преобразование статистических данных в различные форматы и воспринимаемые человеком формы, работая связующим звеном между областью информации и сохраненными базами данных или электронными таблицами. Так как активные сотовые клиенты преобразуют и загружают журнал регистрации данных в центральную базу, оптимизированная система управления базами данных, собирающая информацию, может автоматически собирать теги с отдельных удаленных терминалов и других устройств ввода/вывода в массив данных или электронные таблицы, давая возможность пользователям извлекать данные не только в сыром виде, но и в форме подготовленных отчетов. В итоге, с « push » связью, активными тегами и подходящей оптимизацией баз данных, удаленные терминалы должны при сбое в сети автоматически передавать данные, которые были получены при ее отключении.

Сотовые технологии делают возможным использование современных систем удаленного мониторинга

Системы удаленного мониторинга изменились с появлением сотовых сетей. Проще говоря, благодаря сотовым IP технологиям системы удаленного мониторинга обладают большими возможностями, чем когда либо прежде, снижают сложность системы за счет устранения уровней сбора данных, а это в свою очередь ведет к снижению затрат на управление и обслуживание. Используя сотовые удаленные терминалы следующего поколения от фирмы Моха с поддержкой языков программирования C / C ++ и IEC 61131-3, с учетом программного обеспечения для разработки приложений, программного обеспечения базы данных DA - Center и активного OPC сервера, возможно быстро и эффективно развернуть удаленные, недорогие решения по сбору данных в режиме реального времени с высокой защитой целостности данных.

Специалист по маркетингу Moxa Inc.