Підсистема моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу регіна

Реферат: Підсистема моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу містить блок пам'яті. До неї введено шифратор, чотирипортовий модуль інтерфейсу, мікропроцесор, таймер, ключі, датчики аварій, регістр, дешифратори, приймач сигналів часу, аналого-цифровий перетворювач, формувачі аналогових сигналів, формувач управляючих сигналі захисту, формувач сигналів початку аварії, шину адреси, ключі і датчики аварій, таймер. UA 81842 U (12) UA 81842 U UA 81842 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області обчислювальної техніки, автоматики та вимірювальної техніки і може бути використаний для моніторингу силових електричних мереж залізниць, що забезпечують постачання електроенергії на тягу, з метою реєстрації доаварійних, аварійних і післяаварійних режимах синхронно за часом, а також визначення відстані до місця аварії між тяговими підстанціями і живлення технологічного обладнання залізничної автоматики. Відомий пристрій [1] за своєю технічною суттю є автоматизована система параметричного контролю, яка включає блок пам'яті, схему порівняння, елементи АБО, генератор імпульсів, параметричні датчики, тригери, пороговий елемент, схеми порівняння і елемент затримки, причому вхід сигналу кінця вимірювання з'єднаний з входами скидання тригерів, виходи яких з’єднані з входами порогового елемента, вихід якого з'єднаний з інформаційним виходом, а група виходів блока пам’яті з'єднана з групою входів схеми порівняння підключеної своїми виходами з входами елементів АБО. Недоліком даного пристрою є обмежені функціональні можливості, в зв'язку з тим, що у відомому пристрої не виконуються функції моніторингу та реєстрації аналогової інформації доаварійних, аварійних та післяаварійних режимів електричної мережі залізниць постійного струму, що виконують електропостачання потягів на тягу. Відомий пристрій [2], який за своєю технічною суттю є системою керування технологічним об'єктом, яка включає регулятор, суматор, блок контролю керуючої величини, модель чистого запізнювання об'єкта керування, блок коректування часу запізнювання, блок порівняння і модель об'єкта без запізнювання, вихід якого підключений до другого входу моделі чистого запізнювання, вхід блока контролю керуючої величини з'єднаний з другим входом об'єкта керування, а вихід регулятора з’єднаний з другим входом суматора, до виходу якого підключені послідовно з'єднані модель чистого запізнювання об'єкта керування, другий блок порівняння і модель об'єкта без запізнювання. Недоліком відомого пристрою є обмежені функціональні можливості, в зв'язку з тим, що в відомому пристрої не виконуються функції моніторингу аналогової інформації, що відображає режими функціонування системи електропостачання мереж постійного струму залізничного транспорту в нормальних, аварійних і післяаварійних умовах синхронно за часом і роботою захисту. Найбільш близькою за своєю технічною суттю є система оцінювання невизначеності вимірювання [3], яка містить блок пам’яті, блок вимірювального обладнання, блок виділення суттєвих складових невизначеності, блок введення вихідних даних, інтерфейси, блок розрахунку невизначеності вимірювання, блок обчислення покривного фактора, вхід і вихід якого підключений до бази даних, а другий вихід якого підключений до входу блока розрахунку невизначеності вимірювання, причому вхід блока виділення суттєвих складових невизначеності підключений до виходу блока введення даних, а другий вихід якого підключений до входу бази даних. Недоліком даного пристрою є обмежені функціональні можливості, низька надійність і рівень діагностування в зв'язку з тим, що в відомому пристрої не виконується з єдиних інформаційних позицій моніторинг аналогових сигналів, що відображають режими функціонування мереж постійного і змінного струму електропостачання залізничного транспорту на тягу, не проводиться реєстрація доаварійного, аварійного і післяаварійного режимів роботи системи електропостачання з прив'язкою до часу і роботи системи захисту для проведення аналізу, контролю, діагностики і прогнозу технічного стану електричних мереж, а також визначення місця аварії, яка може статися в силовій електричній мережі на великих відстанях між тяговими підстанціями. В основу корисної моделі поставлена задача створення підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА з розширеними функціональними можливостями, а також збільшення рівня надійності і можливості діагностування та прогнозу технічного стану систем електропостачання, в якій за рахунок введення нових блоків і зв'язків між ними відкривається можливість реалізації моніторингу аналогових сигналів, що відображають нормальні, аномальні і аварійні режими електричних мереж постійного і змінного струму постачання енергії на тягу залізниць, що реалізується з прив'язкою до часу і роботою системи захисту з метою проведення аналізу аварійних режимів, визначення відстані до місця аварії і реалізації прогнозу залишковий ресурс силового електричного обладнання, зокрема високовольтних вимикачів. Поставлена задача вирішується шляхом включення до підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА шифратора, чотирипортового модуля інтерфейсу, мікропроцесора, таймера, ключів, датчиків аварій, регістра, дешифраторів, приймача сигналів часу, аналого-цифрового перетворювача, 1 UA 81842 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 формувача аналогових сигналів, формувача управляючих сигналі захисту, формувача сигналів початку аварії, причому вихід шини адреси першого порту мікропроцесора підключений fстаршими розрядами до входу адреси першого дешифратора і (n-f)-молодшими розрядами до входу адреси другого дешифратора, стробуючі входи яких об'єднані і підключені до сорбуючого f n-f виходу мікропроцесора, ключі і датчики аварій виконані у вигляді матриці (2 x2 ), перші f управляючі входи кожного i-го (i=1, 2,… 2 ) стовпця ключів і датчики аварій матриці підключені n-f до і-го виходу першого дешифратора, другі управляючі входи кожного j-го (j=1, 2,… 2 ) рядка матриці ключів і датчики аварій підключені до j-гo виходу другого дешифратора, вихід кожного ijго ключа матриці з'єднаний з входом ij-го датчика аварій матриці і підключений через j-й формувач аналогових сигналів до j-го входу аналого-цифрового перетворювача, вхід шини даних якого підключений до виходу шини даних другого порту мікропроцесора і шини даних приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналі захисту, чотирипортового модуля інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, шифратора, кожний ij-й вхід якого з'єднаний з ij-м виходом ij-го датчика аварій, шина адреси третього порту мікропроцесора, підключена s-старшими розрядами до шини адреси третього дешифратора і (n-s)-молодшими розрядами до шини адреси приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналі захисту, чотирипортового модуля інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, аналогоцифрового перетворювача і регістра, вихід якого з'єднаний з входом адреси блока пам’яті, виходи третього дешифратора підключені до відповідних входів вибору кристалу приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналі захисту, чотирипортового модуля інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, аналого-цифрового перетворювача, регістра і блока пам’яті, входи запису і читання якого з'єднані відповідно з виходами запису і читання мікропроцесора, приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналі захисту, чотирипортового модуля інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, аналого-цифрового перетворювача і регістра, а інформаційні входи ключів є відповідними інформаційними входами підсистеми виходами якої є виходи чотирипортового модуля інтерфейсу. На фіг. 1 наведено структурну схему підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА, на фіг. 2 наведено блок-схему алгоритму функціонування підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційнодіагностичного комплексу РЕГІНА. Підсистема моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА (фіг. 1) включає мікропроцесор 1, дешифратори 2, шифратор 3, чотирипортовий модуль 4, ключі 5, приймач сигналів часу 6, таймер 7, запам'ятовуючий пристрій 8, датчики аварій 9, регістр 10, аналого-цифрового перетворювача 11, формувач аналогових сигналів 12, формувач управляючих сигналі захисту 13, формувач сигналів початку аварії 14. Вихід шини адреси першого порту мікропроцесора 1 вихід шини адреси першого порту мікропроцесора 1 підключений f-старшими розрядами до входу адреси першого дешифратора 2 і (n-f)-молодшими розрядами до входу адреси другого дешифратора 2, стробуючі входи яких об'єднані і підключені до сорбуючого виходу f n-f мікропроцесора 1. Ключі 5 і датчики аварій 9 виконані у вигляді матриці (2 x2 ), перші f управляючі входи кожного i-го (i=1, 2,… 2 ) стовпця ключів 5 і датчики аварій 9 матриці підключені до і-го виходу першого дешифратора 2. Другі управляючі входи кожного j-го (j=1, 2,… n-f 2 ) рядка матриці ключів 5 і датчики аварій 9 підключені до j-гo виходу другого дешифратора 2. Вихід кожного ij-го ключа 5 матриці з'єднаний з входом ij-го датчика аварій 9 матриці і підключений через j-й формувач аналогових сигналів 12 до j-го входу аналого-цифрового перетворювача 11, вхід шини даних якого підключений до виходу шини даних другого порту мікропроцесора 1 і шини даних приймача сигналів часу 6, таймера 7, формувача управляючих сигналі захисту 13, чотирипортового модуля інтерфейсу 4, формувач сигналів початку аварії 14, блока пам’яті 8, шифратора 3, кожний ij-й вхід якого з'єднаний з ij-м виходом ij-го датчика аварій 9. Шина адреси третього порту мікропроцесора 1, підключена s-старшими розрядами до шини адреси третього дешифратора 2 і (n-s)-молодшими розрядами до шини адреси приймач сигналів часу 6, таймера 7, формувача управляючих сигналі захисту 13, чотирипортового модуля інтерфейсу 4, формувача сигналів початку аварії 14, аналого-цифрового перетворювача 11 і регістра 10, вихід якого з'єднаний з входом адреси блока пам’яті 8. Виходи третього дешифратора 2 підключені до відповідних входів вибору кристалу приймача сигналів часу 6, таймера 7, формувач управляючих сигналі захисту 13, чотирипортового модуля інтерфейсу 4, формувач сигналів початку аварії 14, аналого-цифрового перетворювача 11, регістра 10 і блока пам’яті 8, входи запису і читання якого з'єднані відповідно з виходами запису і читання мікропроцесора 1, приймача сигналів часу 6, таймера 7, формувач управляючих сигналі захисту 13, чотирипортового модуля інтерфейсу 4, формувач сигналів початку аварії 14, аналого-цифрового перетворювача 11 і регістра 10, а інформаційні входи ключів 5 є 2 UA 81842 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відповідними інформаційними входами підсистеми, виходами якої є виходи чотирипортового модуля інтерфейсу 4. Мікропроцесор 1 підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА (фіг. 1) виконаний, наприклад, у вигляді однокристального мікропроцесора КМ1816ВЕ51. Чотирипортовий модуль 4, підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА (фіг. 1) виконаний, наприклад, у вигляді інтегральної схеми ST16C554DCJ. Робота підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА (фіг. 1) проводиться у відповідності з наведеною блок-схемою алгоритму роботи на фіг. 2. Після запуску підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА вона працює постійно згідно з алгоритмом (фіг. 2) в реальному часі. Проводиться інсталяція підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА, а також обробляється процедура обміну інформацією. Якщо обмін інформацією між підсистемою (фіг. 1) і інформаційнодіагностичним комплексом РЕГІНА вищого рівня керування не проводиться, то підсистема запускається в роботу. Підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційнодіагностичного комплексу РЕГІНА (фіг. 1) проводить в реальному часі постійний моніторинг аналогових сигналів, які подають із датчиків тягової електричної мережі. Процедура моніторингу реалізується таким чином, що всі аналогові дані за час Т записуються в пам'ять підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА. В наступному такті роботи підсистеми, тобто, в T+t нові аналогові дані записуються в пам'ять на місце першого такту, таким чином реалізується динамічний процес моніторингу дискретних даних. В процесі моніторингу постійно проводиться аналіз появи сигналі початку аварійного режиму в тяговій електричній системі. Якщо аварійний сигнал не надходить, то процес повторюється, тобто реалізується процедура слизького моніторингу аналогових сигналів електричної тягової мережі. В момент появи сигналу аварійного режиму в першу чергу формувач управляючих сигналі захисту 13 формує сигнал запуску системи захисту. Потім фіксується інформація доаварійного режиму за період Т в блоку пам’яті 8. Далі запускається таймер 7 в роботу на проміжок часу Т 1=Т2+Т3. Реєструється сигнал світового часу із приймача сигналів часу 6 і синхронно за часом записується аналогова інформація, що відображає роботу електричної тягової мережі в продовж аварійного режиму Т 2 і післяаварійного режиму Т3. Через проміжок часу Т1 проводиться аналіз на появу сигналу кінця аварії на виходах датчиків аварій 9. Якщо такий сигнал не надходив, то процес запису післяаварійного режиму продовжується. В тому випадку, коли сигнал кінця аварії надійшов з виходів датчиків аварій 9, то реалізується передача інформації про доаварійний Т, аварійний Т 2 і післяаварійний Т3 режими на систему керування тяговими мережами вищого рівня. Після передачі всієї інформації проводиться процедура на предмет можливості подальшого продовження моніторингу. У випадку неможливості проведення моніторингу - реалізується процедура кінця роботи і функціонування підсистеми припиняється. Якщо прийнято рішення продовжувати моніторинг, то знову проводиться інсталяція підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційнодіагностичного комплексу РЕГІНА. Реалізується аналіз процедури обміну інформацією. При необхідності проводити обмін інформацією, то реалізується аналіз читання інформації з підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА чи тестування її. Якщо необхідно проводити читання даних, то в підсистемі моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА виконується процедура прийому даних, їх аналіз на предмет правильності передачі і в подальшому виконується процедура кінця зв'язку. Потім в підсистемі моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА проводиться аналіз на предмет продовження моніторингу аналогової сигналів і процес повторюється. В тому випадку, коли необхідно проводити тестування підсистеми моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА, то з системи керування тяговими мережами вищого рівня передається пакет тестів і проводиться процедура перевірки правильності її роботи. Якщо тест виконався, то в підсистемі моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА проводиться процедура післятестового контролю і процес роботи її продовжується згідно з алгоритмом (фіг. 2). У випадку невиконання в підсистемі моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА тестових програм, автоматично формується і передається інформація про неполадки в ній на вищий рівень керування і обробляється процедура кінця роботи. Завдяки введенню нових елементів та зв'язків між ними запропонована підсистема моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА вигідно відрізняється від найближчого аналогу. На відміну від найближчого аналогу, в якому 3 UA 81842 U 5 10 15 звужені функціональні можливості, низька надійність і рівень діагностування, в зв'язку з тим, що на базі найближчого аналогу неможливо виконувати з єдиних інформаційних позицій моніторинг аналогових сигналів, що надходять з системи електропостачання постійного і змінного струму залізниць. У запропонованій підсистемі моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу РЕГІНА завдяки введенню нових блоків і зв'язків між ними відкривається можливість реалізації моніторингу аналогових сигналів, що відображають нормальні, аномальні і аварійні режими електричних мереж постійного і змінного струму постачання електроенергії на тягу залізниць, що реалізується з прив'язкою до часу і роботою системи захисту з метою проведення аналізу аварійних режимів, визначення відстані до місця аварії і реалізації прогнозу залишковий ресурс силового електричного обладнання. Джерела інформації: 1. Система оцінювання невизначеності вимірювання, G 06 F 11/30, патент України № 50104. Промислова власність, Офіційний бюлетень №10, 2010 р. 2. Система керування технологічним об’єктом G 05 В 13/00, патент України № 51692. Промислова власність. Офіційний бюлетень № 14, 2010 р. 3. Система оцінювання невизначеності вимірювання, G 06 F 17/18, патент України № 41541. Промислова власність. Офіційний бюлетень № 10, 2009 р. (найближчий аналог). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 45 50 Підсистема моніторингу і вводу аналогової інформації інформаційно-діагностичного комплексу, що містить блок пам'яті, яка відрізняється тим, що в неї введено шифратор, чотирипортовий модуль інтерфейсу, мікропроцесор, таймер, ключі, датчики аварій, регістр, дешифратори, приймач сигналів часу, аналого-цифровий перетворювач, формувачі аналогових сигналів, формувач управляючих сигналі захисту, формувач сигналів початку аварії, причому вихід шини адреси першого порту мікропроцесора підключений f-старшимирозрядами до входу адреси першого дешифратора і (n-f)-молодшими розрядами до входу адреси другого дешифратора, стробуючі входи яких об'єднані і підключені до сорбуючого виходу мікропроцесора, ключі і f n-f датчики аварій виконані у вигляді матриці (2 x2 ), перші управляючі входи кожного i-го (i=1, 2,… f 2 ) стовпця ключів і датчики аварій матриці підключені до і-го виходу першого дешифратора, n-f другі управляючі входи кожного j-го (j=1, 2,… 2 ) рядка матриці ключів і датчики аварій підключені до j-гo виходу другого дешифратора, вихід кожного ij-го ключа матриці з'єднаний з входом ij-го датчика аварій матриці і підключений через j-й формувач аналогових сигналів до jго входу аналого-цифрового перетворювача, вхід шини даних якого підключений до виходу шини даних другого порту мікропроцесора і шини даних приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналів захисту, чотирипортового модулю інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, шифратора, кожний ij-й вхід якого з'єднаний з ij-м виходом ij-го датчика аварій, шина адреси модулю інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, шифратора, кожний ij-й вхід якого з'єднаний з ij-м виходом ij-го датчика аварій, шина адреси третього порту мікропроцесора, підключена s-старшими розрядами до шини адреси третього дешифратора і (n-s)-молодшими розрядами до шини адреси приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналі захисту, чотирипортового модуля інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, аналого-цифрового перетворювача і регістра, вихід якого з'єднаний з входом адреси блока пам'яті, виходи третього дешифратора підключені до відповідних входів вибору кристалу приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналі захисту, чотирипортового модуля інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, аналого-цифрового перетворювача, регістра і блока пам'яті, входи запису і читання якого з'єднані відповідно з виходами запису і читання мікропроцесора, приймача сигналів часу, таймера, формувача управляючих сигналі захисту, чотирипортового модуля інтерфейсу, формувача сигналів початку аварії, аналогоцифрового перетворювача і регістра, а інформаційні входи ключів є відповідними інформаційними входами підсистеми, виходами якої є виходи чотирипортового модуля інтерфейсу. 4 UA 81842 U 5 UA 81842 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6