Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій
Наведено опис розробленої системи отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій, структуру системи та програмне забезпечення для експериментального зразка системи. Приведено описание разработанной системы получения комплексной первичной метеорологической...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18280 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій / Б.О. Іванов, В.Б. Осіс // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 258. — С. 201-208. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860269328643915776 |
|---|---|
| author | Іванов, Б.О Осіс, В.Б. |
| author_facet | Іванов, Б.О Осіс, В.Б. |
| citation_txt | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій / Б.О. Іванов, В.Б. Осіс // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 258. — С. 201-208. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту |
| description | Наведено опис розробленої системи отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій, структуру системи та програмне забезпечення для експериментального зразка системи.
Приведено описание разработанной системы получения комплексной первичной метеорологической информации на основе сетевых технологий, структуру системы и программное обеспечение для экспериментального образца системы.
The description of the developed system of reception of the complex primary meteorological information is given on the basis of network technologies, structure of system and software for an experimental sample of system.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:05:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
МЕТОДИ І ЗАСОБИ ГІДРОМЕТЕОРОЛОГІЧНИХ
ДОСЛІДЖЕНЬ
УДК 551.508:543.275.1
Б.О. Іванов, В.Б. Осіс
СИСТЕМА ОТРИМУВАННЯ КОМПЛЕКСНОЇ ПЕРВИННОЇ
МЕТЕОРОЛОГІЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ НА ОСНОВІ
МЕРЕЖЕВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Наведено опис розробленої системи отримування комплексної
первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій,
структуру системи та програмне забезпечення для експериментального
зразка системи.
Базова мережа гідрометеорологічних спостережень і збору
первинної інформації гідрометслужби України не відповідає сучасним
вимогам за рівнем автоматизації та якості отримуваних даних. З 1996
року питання технічного переоснащення системи гідрометеорологічних
спостережень вирішується в рамках державної програми (Постанова КМ
України № 579 від 29.05.1996 р.). Купувати готові системи за кордоном
неможливо через їх високу вартість. На сьогодні міжнародний ринок
сучасної елементної бази (процесори, первинні перетворювачі,
виконувальні механізми тощо) переповнений дешевими та якісними
виробами. Таким чином, вартість систем в основному визначається
вартістю її наукомісткої частини. Зважаючи на це та з огляду на наявність
в Україні чинника дешевої кваліфікованої праці, було поставлене
завдання: розробити систему низької вартості, яка б відповідала сучасним
вимогам.
Робота починалася з вивчення пропозицій контролерів та
компіляторів до них провідних міжнародних фірм-виробників. Аналіз
показав, що ряд фірм (Motorola, Philips, Microchip, Atmel та інші)
пропонують приблизно рівноцінні за технічними характеристиками
вироби, ресурси яких задовольняють вимоги, необхідні для
розроблюваної системи. Перевага була віддана контролерам фірми
Microchip, вироби якої супроводжуються безкоштовним середовищем для
розробляння програмного забезпечення (MPLAB). Для УкрНДГМІ,
Наук. праці УкрНДГМІ, 2009, Вип. 258 201
технологічна база якого фактично не оновлювалася з періоду виникнення
незалежної держави, цей чинник став визначальним.
Інтенсивний розвиток Інтернету створює тенденції, за якими
розвиваються сучасні інформаційно-вимірювальні системи. Тому
структура розробленої системи використовує веб-технологію.
Типова структура системи
Типову структуру системи представлено на рис. 1. Вузол (хост),
підключений до Інтернету, взаємодіє з контролером через стандартний
типовий канал (RS232, USB, LAN), забезпечуючи збір інформації та
керування власною периферією.
Рис. 1. Типова структура системи
Структура взаємодії програмного забезпечення
Програмне забезпечення складається із завантаженого на машині
(хості) веб-сервера (Apache), що працює на базі ОС Windows XP,
програми „Демон” (працює у фоновому режимі), що взаємодіє із
програмою контролера та мережею через загальні файли (рис. 2).
Вузол
(хост)
... ... ... ...
Виконавчий
механізм
Датчик № Датчик
Контролер
bbb.exe
(демон)
ОС Windows XP
Apache (php4)
bbb.php
kansolnc.hex
(контролер)
PIC16F877
Рис. 2. Структура програмного забезпечення
Програма контролера (рис. 3) обслуговує в асинхронному режимі
вбудований у PIC16F877 порт RS232.
202
[А48] - модуль
Метеодані 1 (82).
Метеодані 2 (79).
Вибір режиму (75).
Канал 1 (48). Так
Канал 4 (51). Так
Перетворення каналів групи 1
Почати вимірю-
вання (69). Так
Перетворення каналів групи 2
Почати вимірю-
вання (69). Так
Почати вимірю-
вання (69). Так
Перетворення канала 1
Почати вимірю-
вання (69). Так
Перетворення каналу 4
Почати вимірю-
вання (69). Так
[А49] Канал 2 (49)
[А50] Канал 3 (50)
Дані порта сервера
Рис. 3. Алгоритм роботи програми-контролера
203
За командою, прийнятою із браузера (Explorer), контролер переходить на
обслуговування вимірювальних датчиків у груповому або одиночному
режимі. Результати вимірювання повертаються в порт сервера,
обробляються програмою bbb.exe (демон) і передаються далі
оброблювачеві php4 сервера Apache за сценарієм bbb.php. У сценарії
bbb.php відбувається основне обробляння отриманої інформації –
фільтрування та перетворювання за функціями для кожного датчика і
каналу.
У процесі створювання програм оцінювалася швидкість обробляння
інформації з використанням різних алгоритмів вирішення задач. В
експериментальному варіанті обрати різні режими можна з пульта першої
сторінки (“Текущее в каналах”, “Просмотр данных”) та зіставити
швидкість обробляння. Робочий варіант першої сторінки браузера, що
викликається після входу користувача на вузол, представлено на рис. 4.
Меню пропонує перелік команд, які дозволяють з мережі дистанційно
запустити фонову програму bbb.exe і потім вибрати один з режимів
вимірювань метеопараметрів. На поточній сторінці користувач може
переглядати в реальному часі (з максимальною затримкою 30 с) дані, що
надходять. Щоб періодично переглядати та записувати дані у файли
архіву, можна перейти в режим “Моно”.
Рис. 4. Робочий варіант першої сторінки браузера
204
Якщо користувач вибрав зазначений режим, відкриється сторінка,
зображена на рис. 5. Після натискання кнопки “Поточне в каналах”
браузер почне обновляти дані із вказаною періодичністю. Отримані дані
зберігаються в архіві із реєстрацією часу й дати. На робочих сторінках є
додаткові режими службового характеру: перелік дій оператора, номер
коду команди, режими з різними алгоритмами обробляння даних.
Рис. 1.5 Робочий варіант другої сторінки
Рис. 5. Робочий варіант другої сторінки
Фрагмент файлу реальних вимірювань температури каналу 2
показано в табл. 1.
Таблиця 1
Фрагмент файлу реальних вимірювань температури
205
Nov-14-05 13:21:43 kan2_1=0665=Mete_Temp2=23.45
Nov-14-05 13:21:52 kan2_1=0665=Mete_Temp2=23.45
Nov-14-05 13:21:56 kan2_1=0665=Mete_Temp2=23.45
Nov-14-05 13:22:20 kan2_1=0665=Mete_Temp2=23.45
Nov-14-05 13:22:40 kan2_1=0665=Mete_Temp2=23.45
Nov-14-05 13:23:00 kan2_1=0665=Mete_Temp2=23.45
Nov-14-05 13:23:13 kan2_1=0664=Mete_Temp2=23.4
Nov-14-05 13:23:36 kan2_1=0664=Temp2_mul04=23.4
Nov-14-05 13:24:17 kan2_1=0665=Temp2_mul04=23.45
Nov-14-05 13:24:58 kan2 1=0665=Temp2 mul04=23.45
Дані в рядку розміщені в такому порядку: місяць; число; рік; час;
значення, отримане на виході АЦП контролера (після першого знака
рівності); ім’я вимірюваного параметра (Mete_Temp2 або Temp2_mul04
залежно від режиму, в якому відбуваються вимірювання). Остання
колонка – величина температури в градусах Цельсія. Дані такої структури
можуть бути легко оброблені стандартними пакетами (наприклад, Excel).
Фрагмент файлу послідовності дій із зазначенням кодів показано в
текстовому файлі “Аа” (табл. 2).
Таблиця 2
Фрагмент файлу “Аа”
69=Начать измерения&send=Текущая команда
82= Метеоданные 1&send=Текущая команда 69=Начать
измерения&send=Текущая команда 69=Начать измерения&send=Текущая
команда
69=На главную
69=Начать измерения&send=Текущая команда 69=На главную
73= Метеоданные 2&send=Текущая команда 69=Начать
измерения&send=Текущая команда 69=На главную
69=На главную
69=Начать измерения&send=Текущая команда 69=На главную
82= Метеоданные 1&send=Текущая команда 69=Начать
измерения&send=Текущая команда 69=На главную
223= Текущее в каналах &send=Текущая команда 82=
Метеоданные 1&send=Текущая команда 69=Начать
измерения&send=Текущая команда 69=На главную
223= Текущее в каналах &send=Текущая команда 223= Текущее в
каналах &send=Текущая команда 82= Метеоданные
1&send=Текущая команда
У програмі контролера закладено режим обробляння переривання.
Це потрібно для роботи виконавчих пристроїв (кроковий двигун тощо).
Час обробляння не перевищує 20 тактів контролера. Перехід у цей режим
відбувається по команді “Кроковий двигун”.
Схемотехнічні рішення
Як первинні перетворювачі використано датчики температури типу
TC1047/A з характеристикою Vвих. = 10mV/град × Tград + 500mV та
експериментальний ємнісний датчик вологості (діапазон зміни 170-220
пФ за зміни відносної вологості від 10 до100 %) – виробник НДІ
м. Обнінськ (Росія). У каналах температури використано два варіанти
підключення: безпосередньо через вхід в АЦП і через підсилювач.
206
Експеримент показав, що, використовуючи прецизійний
підсилювач, можна на порядок знизити вплив дрейфу АЦП і підвищити
точність вимірювання температури до 0,1 град.
Для роботи з актинометричними датчиками, вихідна напруга яких
змінюється в межах від 0 до 15 мВ, використовувався підсилювач
комутаційно-модуляційного принципу дії (рис. 6), в основі роботи якого
лежить принцип перенесення інформації постійного струму на частоту
комутації 1,0 ÷ 1,5кГц.
Сигнал
датчика АК П СД УПТ
ГЧК
Опорний
сигнал
АЦП
Рис. 6. Підсилювач комутаційний: АК – автоматичний комутатор; П –
підсилювач; СД – синхронний детектор; УПТ – підсилювач постійного
струму; АЦП – аналого-цифровий перетворювач; ГЧК – генератор
частоти комутації
У цьому частотному діапазоні легко одержати високу добротність
підсилювача П з коефіцієнтом підсилення 105. Додаткове посилення й
масштабування сигналу забезпечується після синхронного детектування
СД в УПТ. Як опорна напруга для актинометра (піранометра) на вхід “O”
подається нульове значення напруги, що практично усуває
температурний дрейф підсилювача. Нелінійність характеристики П
коректується апроксимуючою функцією. Виконані дослідження показали,
що під час актинометричних вимірювань апроксимуючу функцію
успішно може виконувати інтерполяційний поліном Лагранжа [1].
Висновки
За результатами аналізу контролерів і датчиків низької вартості
провідних виробників обрано елементну базу фірми Microchip, вироби та
середовище розробки якої оптимальні для створення автоматизованих
систем із хорошим співвідношенням ціна-якість.
Розроблено макет системи на основі контролера PIC16F877 із
використанням веб-технологій.
207
Розроблено схеми сполучення для різних метеорологічних датчиків:
актинометричних, температури, вологості.
Розроблено програмне забезпечення.
Експериментальні дослідження показали, що систему легко
адаптувати до вирішування різних метеорологічних завдань збору та
обробляння інформації, а також вона відповідає сучасним інформаційним
і технологічним вимогам.
* *
1. Иванов Б.А., Максимов В.С., Осис В.Б. К вопросу калибровки
измерительных каналов автоматизированного актинометрического
комплекса // Тр. УкрНИГМИ. – 1999. – Вып. 247. – С. 227-232.
Український науково-дослідний
гідрометеорологічний інститут, Київ
Б.А. Иванов, В.Б. Осис
Система получения комплексной первичной метеорологической
информации на основе сетевых технологий
Приведено описание разработанной системы получения комплексной
первичной метеорологической информации на основе сетевых технологий,
структуру системы и программное обеспечение для экспериментального
образца системы.
B.A. Ivanov, V.B. Osis
System of reception of the complex primary meteorological information is
given on the basis of network technologies
The description of the developed system of reception of the complex primary
meteorological information is given on the basis of network technologies,
structure of system and software for an experimental sample of system.
208
МЕТОДИ І ЗАСОБИ ГІДРОМЕТЕОРОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
УДК 551.508:543.275.1
Б.О. Іванов, В.Б. Осіс
Структура взаємодії програмного забезпечення
Рис. 4. Робочий варіант першої сторінки браузера
Таблиця 1
Фрагмент файлу реальних вимірювань температури
Схемотехнічні рішення
Б.А. Иванов, В.Б. Осис
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-18280 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0054 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:05:04Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Іванов, Б.О Осіс, В.Б. 2011-03-19T20:04:04Z 2011-03-19T20:04:04Z 2009 Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій / Б.О. Іванов, В.Б. Осіс // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 258. — С. 201-208. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. XXXX-0054 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18280 551.508:543.275.1 Наведено опис розробленої системи отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій, структуру системи та програмне забезпечення для експериментального зразка системи. Приведено описание разработанной системы получения комплексной первичной метеорологической информации на основе сетевых технологий, структуру системы и программное обеспечение для экспериментального образца системы. The description of the developed system of reception of the complex primary meteorological information is given on the basis of network technologies, structure of system and software for an experimental sample of system. uk Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту Методи і засоби гідрометеорологічних досліджень Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій Система получения комплексной первичной метеорологической информации на основе сетевых технологий System of reception of the complex primary meteorological information is given on the basis of network technologies Article published earlier |
| spellingShingle | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій Іванов, Б.О Осіс, В.Б. Методи і засоби гідрометеорологічних досліджень |
| title | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій |
| title_alt | Система получения комплексной первичной метеорологической информации на основе сетевых технологий System of reception of the complex primary meteorological information is given on the basis of network technologies |
| title_full | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій |
| title_fullStr | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій |
| title_full_unstemmed | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій |
| title_short | Система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій |
| title_sort | система отримування комплексної первинної метеорологічної інформації на основі мережевих технологій |
| topic | Методи і засоби гідрометеорологічних досліджень |
| topic_facet | Методи і засоби гідрометеорологічних досліджень |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18280 |
| work_keys_str_mv | AT ívanovbo sistemaotrimuvannâkompleksnoípervinnoímeteorologíčnoíínformacíínaosnovímereževihtehnologíi AT osísvb sistemaotrimuvannâkompleksnoípervinnoímeteorologíčnoíínformacíínaosnovímereževihtehnologíi AT ívanovbo sistemapolučeniâkompleksnoipervičnoimeteorologičeskoiinformaciinaosnovesetevyhtehnologii AT osísvb sistemapolučeniâkompleksnoipervičnoimeteorologičeskoiinformaciinaosnovesetevyhtehnologii AT ívanovbo systemofreceptionofthecomplexprimarymeteorologicalinformationisgivenonthebasisofnetworktechnologies AT osísvb systemofreceptionofthecomplexprimarymeteorologicalinformationisgivenonthebasisofnetworktechnologies |