ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК G01W1/02 G05B19/02 

Область техники

[1] Настоящее изобретение относится к программно-аппаратным комплексам, предназначенным для мониторинга параметров окружающей среды, в частности параметров воздуха.

Уровень техники

[2] Сбор параметров окружающей среды для анализа степени ее загрязненности является крайне важным элементом для отслеживания экологической ситуации как в отдельных географических районах, так и во все мире. Сложность состоит в том, что даже для определения реального состояния одного элемента окружающей среды (т.е. воздуха, воды, земли или др.) необходимо учитывать и анализировать огромное множество различных переменных. Например, для анализа состояния воздуха необходимо получить данные о его температуре, влажности, давлении, наличии в нем различных примесей, т.е. измерения их концентрации в воздухе. Среди таких примесей могут быть пылевые частицы различных размеров, углекислый газ, монооксид углерода, монооксид азота, сероводород, диоксид серы и многие другие.

[3] Различные устройства работают по различным протоколам. Под протоколом понимается протокол связи, т.е. набор определённых правил или соглашений интерфейса логического уровня, который определяет обмен данными между различными программами, или сетевой протокол, представляющий собой набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами. Ввиду этого существенными недостатками существующих программно-аппаратных комплексов является отсутствие высокой степени совместимости с широким перечнем устройств, то есть возможности подключения большого количества измерительных устройств, в том числе измерительных устройств, работающих по иным протоколам, отличным от протоколов, по которым работает остальное оборудование. Также важным фактором, влияющим на функционирование всего комплекса, является возможность удаленной диагностики устройств, недостающей большинству существующих комплексов. Программно-аппаратные комплексы, предназначенные для сбора параметров окружающей среды, зачастую включают большое количество распространенных по большому пространству элементов. Это делает затруднительным ручную диагностику таких элементов, а их неисправность может повлечь за собой существенные ошибки в собираемых данных и в последующей их обработке.

[4] Известно техническое решение, раскрытое в заявке № JP2021092385A (опубл.: 17.06.2021 г.; МПК: F24F 11/54; F24F 11/52; F24F 11/63; F24F 11/56; F24F 11/64). Система мониторинга окружающей среды включает: устройство мониторинга окружающей среды, содержащее датчик для измерения информации об окружающей среде и ее состояниях и средства связи для передачи результатов измерения датчиком; серверное устройство, отделенное от устройства мониторинга среды, которое хранит информацию о среде и ее состояниях, передаваемую от устройства мониторинга среды; определяет, что значения информации о среде и ее состояниях превышают пороговые значения путем расчета по изменениям в этих значениях; и сохраняет результаты расчета; и внешнее устройство уведомления, которое может принимать результаты вычислений, сохраненные в серверном устройстве. Система позволяет производить мониторинг состояния окружающей среды удаленно и за короткое время.

[5] Первый недостаток описанного решения заключается в том, что элементы блока управления и измерительные устройства связаны друг с другом посредством беспроводного соединения. Это является крайне ненадежным способом связи, т.к. в случае, например, отключения электричества, беспроводная связь может нарушиться и, как следствие, измеренные данные могут пропасть, т.к. сохраняются они лишь в блоке управления. Еще одним недостатком является то, что описанное техническое решение не предназначено для работы со сторонними измерительными устройствами или со сторонними серверами, т.е. элементами системы, работающими по иному, чем блок управления, протоколу. Таким образом, снижается количество потенциально используемого оборудования, измеряющего параметры воздуха, и, как следствие, снижается как достоверность показателей, так и степень совместимости с широким перечнем устройств. Третьим недостатком является то, что в аналоге применяется параллельное подключение системы связи. Так, система связи передает данные от датчиков на сервер, где они обрабатываются, после чего обработанные данные передаются снова на систему связи, откуда они в дальнейшем отправляются на внешнее устройство. Это может перегружать систему связи, что может, во-первых, замедлить работу системы в целом и, во-вторых, повысить требования к мощности используемого оборудования. Также недостатком системы является отсутствие калибровки данных по базовой линии перед отправкой данных на сервер. Это снижает точность отправляемых данных. Более того, отсутствие возможности диагностики измерительных устройств блоком управления не позволяет гарантировать достоверность отправляемых данных.

[6] В заявке № US 20190033281A1 (опубл.: 31.01.2019 г.; МПК: G01N 33/00; H04Q 9/00; G08B 21/12) описывается система предоставления информации о качестве воздуха. Система включает в себя множество мобильных устройств, устройство облачной обработки данных и клиентское устройство. Каждое мобильное устройство имеет модуль позиционирования и исполнительный и сенсорный модуль для создания локальных данных о качестве воздуха для передачи на устройство облачной обработки данных. Устройство облачной обработки данных собирает множество локальных данных о качестве воздуха, переданных от множества мобильных устройств, и объединяет эти данные с картографическими данными и метеорологическими данными для создания мгновенной карты качества воздуха. Когда устройство облачной обработки данных получает данные о текущем местоположении, переданные с клиентского устройства, информация обрабатывается на основе мгновенной карты качества воздуха и данных о текущем местоположении, чтобы передать информацию, включая направление движения, назначенный маршрут, информацию о качестве воздуха, уведомление об аномальном качестве воздуха или маршрут эвакуации для клиентского устройства.

[7] Во-первых, в аналоге к измерительным устройствам предъявляются определенные требования по внутренней конструкции. В том числе, это выражается в том, что измерительное устройство должно включать модуль позиционирования. Это говорит о том, что система, раскрытая в аналоге, не предназначена для работы с периферийными измерительными устройствами. Таким образом, снижается количество потенциально используемого оборудования, измеряющего параметры воздуха, и, как следствие, снижается как достоверность показателей, так и степень совместимости с широким перечнем устройств. Это также подтверждается отсутствием в системе преобразователей протоколов и питания. Следовательно, система обладает крайне малой степенью совместимости. Низкая степень совместимости системы также выражается в отсутствии возможности отправки данных на периферийные серверы. Во-вторых, в аналоге не предусмотрена калибровка данных по базовой линии перед отправкой данных на сервер. Это снижает точность отправляемых данных. Более того, отсутствие возможности диагностики измерительных устройств блоком управления не позволяет гарантировать достоверность отправляемых данных.

[8] Также известно решение, описанное в патенте № US 9729945B2 (опубл.: 08.08.2017 г.; МПК: G08C 19/22; H04Q 9/00; G06F 19/00; G01N 1/26; F24F 11/00). Устройство мониторинга окружающей среды с базой данных содержит шину данных, множество датчиков, по меньшей мере один процессорный блок, устройство ввода/вывода; интерфейс связи и память. Интерфейс связи связываются по меньшей мере с одним датчиком окружающей среды, содержащим множество датчиков. Множество датчиков может включать в себя счетчик частиц, датчик давления и/или т.п. Память сконфигурирована для хранения данных и машинных исполняемых инструкций. Инструкции, исполняемые машиной, сконфигурированы таким образом, чтобы по меньшей мере один блок обработки данных: собирал данные датчиков по меньшей мере от одного устройства датчиков окружающей среды; хранил по меньшей мере часть данных датчиков в по меньшей мере одной базе данных; и генерировал отчет о данных датчиков, которые превышают по меньшей мере одно пороговое значение.

[9] В аналоге итоговым пунктом назначения данных о состоянии окружающей среды является устройство мониторинга окружающей среды. Не описывается отправка этих данных на сервер или периферийный облачный сервер. Более того, интерфейс связан только с датчиками, т.е. устройство мониторинга лишь осуществляет сбор данных с датчиков и управление датчиками. Таким образом, все данные остаются лишь в памяти устройства, а их отправка на сервер невозможна при применении описанной системы. Еще один недостаток заключается в том, что в аналоге не предусмотрен преобразователь напряжения и/или преобразователь протокола. Из этого следует, что система не может собирать данные с периферийных датчиков. Таким образом, снижается количество потенциально используемого оборудования, измеряющего параметры воздуха, и, как следствие, снижается как достоверность показателей, так и степень совместимости с широким перечнем устройств. Также в аналоге не предусмотрена калибровка данных по базовой линии перед отправкой данных на сервер. Это снижает точность отправляемых данных. Более того, отсутствие возможности диагностики измерительных устройств блоком управления не позволяет гарантировать достоверность отправляемых данных.

[10] В патенте № US 9103805B2 (опубл.: 11.08.2015 г.; МПК: H04L 9/2; G01N 33/00; G06Q 30/02; G06Q 50/16; G06F 11/30; G06F 21/60; G06F 21/62; G06Q 10/08; G06Q 50/10) раскрываются системы отображения измерений параметров окружающей среды, которые можно использовать в домашних и коммерческих условиях. Система отображения измерений окружающей среды может включать в себя матрицу датчиков окружающей среды, схему обработки сигналов, источник питания, устройство отображения, систему связи, систему хранения данных и удаленную систему визуализации данных.

[11] Описанный аналог также не предназначен для работы со сторонними измерительными устройствами. Таким образом, снижается количество потенциально используемого оборудования, измеряющего параметры воздуха, и, как следствие, снижается как достоверность показателей, так и степень совместимости с широким перечнем устройств. Низкая степень совместимости системы также выражается в отсутствии возможности отправки данных на периферийные серверы. Также в аналоге не предусмотрена калибровка данных по базовой линии перед отправкой данных на сервер. Это снижает точность отправляемых данных. Более того, отсутствие возможности диагностики измерительных устройств блоком управления не позволяет гарантировать достоверность отправляемых данных.

[12] В заявке № CN 114739876A (опубл.: 12.07.2022 г.; МПК: G01N 15/06) описывается изобретение, которое относится к области мониторинга качества воздуха и решает технические проблемы, заключающиеся в том, что качество воздуха нельзя отслеживать в режиме онлайн в режиме реального времени, а исторические условия воздуха нельзя кумулятивно сравнивать в существующей системе качества воздуха. Способ мониторинга, который включает следующие этапы: получение информации об измерении качества воздуха в каждой точке распределения; суммирование информации об измерении качества воздуха каждой точки распределения и построение карты анализа; построение системы мониторинга по данным карты анализа и сети связи, а также мониторинг качества воздуха в районе распределительной площадки в режиме реального времени; и получение данных сенсорной системы мониторинга, анализ качества воздуха в каждой точке распределения и получение информации о качестве воздуха. Изобретение достигает цели накопления состояния воздуха на прошлой стадии для формирования эффективного сравнения и получения совокупной вероятности загрязнения, превышающей стандарт каждой области, тем самым точно осваивая исторические условия качества воздуха в области и улучшая эффект наблюдения за качеством воздуха.

[13] В аналоге между сервером и блоком определения содержания компонентов не предусмотрен сетевой шлюз. Таким образом, невозможно гарантировать достоверность и читаемость отправляемых данных при отправке этих данных на периферийные серверы. Также в аналоге не предусмотрен преобразователь напряжения и/или преобразователь протокола. Из этого следует, что система не может собирать данные с периферийных датчиков. Таким образом, снижается количество потенциально используемого оборудования, измеряющего параметры воздуха, и, как следствие, снижается как достоверность показателей, так и степень совместимости с широким перечнем устройств. Еще одним недостатком является то, что в аналоге не предусмотрена калибровка данных по базовой линии перед отправкой данных на сервер. Это снижает точность отправляемых данных. Более того, отсутствие возможности диагностики измерительных устройств блоком управления не позволяет гарантировать достоверность отправляемых данных.

Сущность изобретения

[14] Задачей настоящего изобретения является создание и разработка программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, обеспечивающего высокую степень совместимости комплекса с широким перечнем устройств, сохраняя при этом достоверность данных о параметрах окружающей среды.

[15] Указанная задача достигается благодаря такому техническому результату, как высокая степень совместимости программно-аппаратного комплекса, обеспечивающая возможность подключения как устройств, работающих по одному протоколу, так и устройств, работающих по иным протоколам, сохраняя при этом высокую надежность соединения и подключения, а также достоверность и высокую точность данных о параметрах окружающей среды. Технический результат достигается в том числе, но не ограничиваясь, благодаря:

- возможности подключения периферийных измерительных устройств, т.е. устройств, работающих по иному протоколу;

- возможности отправки параметров окружающей среды на периферийный сервер за счет преобразования внутренних протоколов передачи в стандартизированные протоколы;

- калибровке измерительных устройств по базовым линиям;

- возможности сбора и передачи телеметрии;

- удаленной диагностике подключенных устройств, в том числе измерительных устройств.

[16] Более полно, технический результат достигается программно-аппаратным комплексом для мониторинга параметров окружающей среды, который включает блок управления, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, и по крайней мере два измерительных устройства, подключенных к блоку управления и сконфигурированных с возможностью измерения параметров окружающей среды и с возможностью работы по первому протоколу и/или по второму протоколу, отличному от первого протокола. При этом блок управления включает память и процессор. Процессор блока управления сконфигурирован с возможностью: (1) обеспечения питанием подключенных устройств; (2) опроса подключенных устройств; (3) передачи данных, полученных от подключенных устройств; (4) диагностики подключенных устройств; и (5) учета данных, полученных в результате диагностики. Память, в свою очередь, сконфигурирована с возможностью сбора, хранения и объединения данных, полученных от подключенных устройств.

[17] Измерительное устройство необходимо для измерения параметров окружающей среды. Причем, то, что их должно быть по крайней мере два обеспечивает возможность измерения по крайней мере двух параметров окружающей среды или одного параметра, но разными датчиками, что, в свою очередь, позволяет проверять работоспособность измерительных устройств. Это позволяет собирать или более подробные данные о состоянии окружающей среды и/или более точные данные о нем. Блок управления необходим для подачи питания на измерительные устройства, получения измеренных данных и их хранения. Также крайне важной функцией блока управления является возможность диагностики подключенных устройств. Это позволяет, во-первых, своевременно определять неисправность устройства для принятия необходимых мер для починки устройства. Во-вторых, это позволяет не хранить данные, полученные от неисправных устройств. Таким образом, храниться будут только те данные, которые отражают реальное состояние окружающей среды. В целом, такое накопление данных позволяет впоследствии передавать их на сервер, строить на основании этого аналитические и статистические модели, а также карты, иллюстрирующие состояние окружающей среды.

[18] Блок управления может быть сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств на основании присвоения измеренным данным маркера валидности. Таким образом, при хранении данных могут присваиваться маркеры валидности, которые означают достоверность или ложность измеренных данных. Ложные данные могут удаляться из памяти блока управления.

[19] В другом варианте выполнения блок управления может быть сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств на основании сравнения по крайней мере двух показаний одного параметра окружающей среды, полученных от по крайней мере двух одинаковых измерительных устройств.

[20] Также блок управления может быть сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств на основании показаний параметров окружающей среды и их сравнения с эксплуатационными параметрами измерительного устройства.

[21] Если одно из измерительных устройств сконфигурировано с возможностью работы по второму протоколу, отличному от первого протокола, тот оно может быть дополнительно подключено к блоку управления с помощью блока преобразования протокола, сконфигурированного с возможностью преобразования второго протокола в первый протокол. Это позволяет подключать к блоку управления практически любые типы измерительных устройств, что может значительно увеличить степень совместимости программно-аппаратного комплекса, а также объем данных, собираемых об окружающей среде.

[22] Программно-аппаратный комплекс может дополнительно включать сетевой мост. Он подключается к по крайней мере одному измерительному устройству и к блоку управления и сконфигурирован с возможностью преобразования питания. Это позволяет подключать к блоку управления практически любые типы измерительных устройств, что может значительно увеличить степень совместимости программно-аппаратного комплекса, а также объем данных, собираемых об окружающей среде.

[23] Сочетание же блока преобразования протокола и сетевого моста может обеспечить возможность подключения любых типов измерительных устройств к настоящему программно-аппаратному комплексу.

[24] Также программно-аппаратный комплекс может дополнительно включать сетевой шлюз, подключенный к блоку управления и сконфигурированный с возможностью получения пакетов данных от блока управления. При этом сетевой шлюз может быть дополнительно сконфигурирован с возможностью: (1) преобразования первого протокола во второй протокол, отличный от первого протокола, и/или в третий протокол, отличный от первого и второго протоколов; и/или (2) определения базовой линии для по крайней мере одного измерительного устройства. Это позволяет в последующем отправлять хранящиеся в памяти блока управления пакетов данных на сервер, работающий по любому протоколу, т.е. на любой сервер. Это также может значительно увеличить степень совместимости программно-аппаратного комплекса. Возможность же определения базовой линии для по крайней мере одного измерительного устройства позволяет повысить точность отправляемых на сервер данных.

[25] Блок управления может быть дополнительно сконфигурирован с возможностью добавления к измеренным параметрам геометки, идентифицирующей местонахождение измерительного устройства, и/или показаний температуры и/или показаний влажности и/или показаний давления. Это позволяет сделать пакет данных более полным и, как следствие, обеспечить большую точность данных, полученных при последующей обработке.

[26] Все элементы программно-аппаратного комплекса могут быть подключены друг к другу посредством проводного соединения. При этом предпочтительно, чтобы проводным соединением были подключены все элементы программно-аппаратного комплекса, кроме сервера. Т.к. основным элементом хранения данных является блок управления наиболее существенным является обеспечения попадания данных в память блока управления. Проводное же соединение является наиболее надежным, т.к. в случае пропажи беспроводного соединения, данные могут все равно попадать в блок управления через кабели и шины данных.

[27] Программно-аппаратный комплекс может дополнительно включать по крайней мере один сервер, подключенный к блоку управления и сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов. Память блока управления, в свою очередь, может быть дополнительно сконфигурирована с возможностью отправки пакета данных на сервер. Это позволяет отправлять данные на сервера.

[28] Также программно-аппаратный комплекс, включающий первое измерительное устройство, подключенное к блоку управления и сконфигурированное с возможностью работы по первому протоколу, и второе измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу, отличному от первого протокола, может дополнительно включать сочетание блока преобразования протокола, сконфигурированное с возможностью преобразования второго протокола в первый, и сетевого моста, сконфигурированного с возможностью преобразования питания. При этом второе измерительное устройство может быть подключено к блоку управления посредством блока преобразования протокола и сетевого моста. Такое сочетание позволяет подключать к программно-аппаратному комплексу любые типы измерительных устройств. Это значительно повышает степень совместимости программно-аппаратного комплекса, что влияет как на точность данных, так и на их полноту.

[29] Программно-аппаратный комплекс, включающий первое измерительное устройство, подключенное к блоку управления и сконфигурированное с возможностью работы по первому протоколу, и второе измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу, отличному от первого протокола, может дополнительно включать сочетание блока преобразования протокола, сконфигурированное с возможностью преобразования второго протокола в первый, и сетевого моста, сконфигурированного с возможностью преобразования питания. При этом второе измерительное устройство может быть подключено к блоку управления посредством блока преобразования протокола и сетевого моста. А также он может включать сочетание сетевого шлюза, подключенного к блоку управления, и по крайней мере один сервер, подключенный к блоку управления посредством беспроводной связи и сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов. При этом сетевой шлюз может быть сконфигурирован с возможностью преобразования первого протокола во второй протокол, отличный от первого протокола, и/или в третий протокол, отличный от первого и второго протоколов, а также определения базовой линии измерительного устройства на основании измеренных параметров. Память блока управления, в свою очередь, может быть дополнительно сконфигурирована с возможностью отправки пакета данных на сервер. Такое сочетание элементов программно-аппаратного комплекса позволяет обеспечить наибольшую степень совместимости. Так становится возможным подключать к программно-аппаратному комплексу любые типы измерительных устройств, а также передавать измеренные данные на любые серверы.

[30] Также заявленный технический результат достигается способом мониторинга параметров окружающей среды. Согласно способу, сначала подают питание на по крайней мере два измерительных устройства при помощи блока управления. Далее измеряют по крайней мере один параметр окружающей среды при помощи по крайней мере двух измерительных устройств. После этого опрашивают по крайней мере два измерительных устройства об измеренных параметрах окружающей среды. Затем передают измеренные параметры в блок управления. В процессе мониторинга выполняют диагностику по крайней мере двух измерительных устройств при помощи блока управления. Диагностические данные в последствии учитывают и на их основании принимают одного из следующих решений: (1) хранят измеренные параметры в памяти блока управления; или (2) удаляют измеренные параметры из памяти блока управления. В случае принятия решения о хранении измеренных параметров, объединяют хранящиеся измеренные параметры в пакет данных.

[31] Подача питания на измерительные устройства необходима для обеспечения возможности измерения параметров окружающей среды. Измерение же, в свою очередь, необходимо для сбора данных о состоянии окружающей среды, т.е. измерения ее параметров. Опрос измерительных устройств об измеренных параметрах, а также передача измеренных параметров в блок управления, необходимы для получения блоком управления данных о состоянии окружающей среды. Выполнение диагностики измерительных устройств необходимо для определения работоспособности устройств и достоверности/ложности измеренных параметров. При этом учет диагностических данных необходим для принятия решения. Принятие решения о хранении измеренных параметров, в случае их корректности, необходимо для сохранения достоверных данных о состоянии окружающей среды. Принятие решения об удалении измеренных параметров, в случае их ложности, в свою очередь, необходимо для избежания хранения недостоверных данных, полученных от неисправных измерительных устройств. Это обеспечивает повышение точности измеренных данных о состоянии окружающей среды. Объединение сохраненных данных в пакет данных необходимо для их подготовки к возможной последующей отправки, а также для их объединения с другими данными.

[32] На этапе диагностики измерительных устройств могут присваивать маркер валидности каждому измеренному параметру на основании корректности измеренного параметра. При этом измеренные параметры с отрицательным маркером валидности могут удалять из памяти блока управления. Это позволяет не хранить в памяти блока управления ложные/недостоверные данные.

[33] В ином варианте на этапе диагностики могут сравнивать по крайней мере два показания одного параметра окружающей среды, полученных от по крайней мере двух одинаковых измерительных устройств. При этом, когда по крайней мере один из измеренных параметров выходит за диапазон других измеренных параметров, измеренные параметры могут сохранять в памяти блока управления, а затем объединять в пакет данных, присваивая пакету данных маркер, указывающий на потенциальную невалидность измеренных параметров, содержащихся в пакете данных. Это также позволяет идентифицировать потенциально недостоверные/ложные данные.

[34] В еще одном варианте на этапе диагностики могут определять исправность измерительных устройств и/или эксплуатаци их при определенных параметрах окружающей среды. Так могут не учитывать и не хранить данные, полученные от неисправных измерительных устройств.

[35] Перед этапом передачи измеренных параметров в блок управления могут преобразовывать протокол. Это позволяет получать данные даже от тех измерительных устройств, которые работают по иному протоколу, чем блок управления.

[36] Также перед этапом подачи питания на измерительные устройства могут преобразовывать питания. Это позволяет в последствии получать данные в том числе от других типов измерительных устройств.

[37] Сочетание же преобразования протокола и преобразования питания позволяет получать данные о состоянии окружающей среды от любых типов измерительных устройств.

[38] После объединения измеренных параметров в пакет данных сформированный пакет данных могут отправлять на сервер и/или на сетевой шлюз. При этом после получения пакета данных сетевым шлюзом могут преобразовывать протокол пакета данных. В этом случае возможно отправлять пакет данных на любые серверы. Также после получения пакета данных сетевым шлюзом могут определять базовую линию по крайней мере одного измерительного устройства. Это, в свою очередь, позволяет повысить точность передаваемых на сервер данных.

[39] Также способ мониторинга параметров окружающей среды может включать сочетание дополнительных этапов. Так, после подачи питания на по крайней мере два измерительных устройства могут преобразовывать напряжение, поступающее на измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу. При этом на этапе передачи измеренных параметров в блок управления в процессе передачи измеренных параметров могут преобразовывать измеренные параметры, передающиеся от измерительного устройства, сконфигурированного с возможностью работы по второму протоколу, из второго протокола в первый протокол. После объединения хранящихся данных в пакет данных могут сначала отправлять пакет данных на сетевой шлюз, а затем определять базовую линию измерительных устройств на основании полученного пакета данных при помощи сетевого шлюза. После этого могут отправлять данных на сервер, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов. причем перед отправкой пакета данных на сервер, сконфигурированный с возможностью работы по второму протоколу, могут преобразовывать пакет данных из первого протокол во второй протокол, а перед отправкой пакета данных на сервер, сконфигурированный с возможностью работы по третьему протоколу, могут преобразовывать пакет данных из первого протокол в третий протокол. Такое сочетание дополнительных этапов позволяет получать данные от любых типов измерительных устройств и передавать измеренные данные о состоянии окружающей среды на любые серверы.

Описание чертежей

[40] На Фиг. 1 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды согласно настоящему изобретению.

[41] На Фиг. 2 представлен схематичный вид первого варианта конфигурации измерительного устройства (в разнесении).

[42] На Фиг. 3 представлен схематичный изометрический вид второго варианта конфигурации измерительного устройства.

[43] На Фиг. 4 представлен схематичный изометрический вид третьего варианта конфигурации измерительного устройства.

[44] На Фиг. 5 представлен схематичный вид четвертого варианта конфигурации измерительного устройства (в разнесении).

[45] На Фиг. 6 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, предназначенного для подключения любых типов измерительных устройств, согласно настоящему изобретению.

[46] На Фиг. 7 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, включающего сервер, согласно настоящему изобретению.

[47] На Фиг. 8 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, предназначенного для подключения любых типов измерительных устройств и любых серверов, согласно настоящему изобретению.

[48] На Фиг. 9 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, иллюстрирующий возможный вариант подключения измерительных устройств и серверов.

[49] На Фиг. 10 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ мониторинга параметров окружающей среды, согласно настоящему изобретению.

[50] На Фиг. 11 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ мониторинга параметров окружающей среды с дополнительными этапами, согласно настоящему изобретению.

[51] Данные фигуры поясняются следующими позициями:

Позиция 10 - измерительное устройство;

Позиция 11 - измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы по первому протоколу;

Позиция 12 - измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу;

Позиция 21 - блок управления, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу;

Позиция 211 - процессор блока управления;

Позиция 212 - память блока управления;

Позиция 30 - сервер;

Позиция 31 - сервер, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу;

Позиция 32 - сервер, сконфигурированный с возможностью работы по второму протоколу;

Позиция 33 - сервер, сконфигурированный с возможностью работы по третьему протоколу;

Позиция 40 - блок преобразования протокола;

Позиция 50 - сетевой мост;

Позиция 60 - сетевой шлюз.

Подробное описание

[52] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях, хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишнее понимание особенностей настоящего изобретения.

[53] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.

[54] В описании настоящего изобретения приведены примеры конфигурации настоящего программно-аппаратного комплекса, а также примеры его эксплуатации, относящиеся только к измерению параметров воздуха (не воды или земли). Однако, для специалиста в области техники очевидно применение и работоспособность описанного программно-аппаратного комплекса также и в случае использования для измерения параметров воды или земли. Предпочтительно при этом его применение только в текучих средах, т.е. в воздухе и в воде.

[55] Используемые в описании технического решения термины «модуль», «компонент», «элемент», «блок» и подобные используются для обозначения компьютерных сущностей, которые могут являться аппаратным обеспечением/оборудованием (например, устройством, инструментом, аппаратом, аппаратурой, составной частью устройства, например, процессором, микропроцессором, интегральной схемой, печатной платой, в том числе электронной печатной платой, макетной платой, материнской платой и т.д., микрокомпьютером и так далее), программным обеспечением (например, исполняемым программным кодом, скомпилированным приложением, программным модулем, частью программного обеспечения или программного кода и так далее) и/или микропрограммой (в частности, прошивкой). Так, например, компонент может быть процессом, выполняющимся на процессоре (процессором), объектом, исполняемым кодом, программным кодом, файлом, программой/приложением, функцией, методом, (программной) библиотекой, подпрограммой, сопрограммой и/или вычислительным устройством (например, микрокомпьютером или компьютером) или комбинацией программных или аппаратных компонентов. Так, в частном случае, запущенное на сервере приложение может являться компонентом/модулем, а, сервер, в свою очередь может являться компонентом/модулем. Стоит отметить, что, по крайней мере, один компонент/модуль может являться частью процесса. Компонент/модуль может располагаться на одном вычислительном устройстве (например, микрокомпьютере, микропроцессоре, печатной плате и т.д.) и/или может быть распределен/разделен между несколькими вычислительными устройствами.

[56] На Фиг. 1 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса (далее - ПАК) для мониторинга параметров окружающей среды согласно настоящему изобретению. Программно-аппаратный комплекс включает блок управления 21, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, и по крайней мере два измерительных устройства 10, подключенных к блоку управления и сконфигурированных с возможностью измерения параметров окружающей среды и с возможностью работы по первому протоколу и/или по второму протоколу, отличному от первого протокола. При этом блок управления включает память 212 и процессор 211. Процессор 211 блока управления 21 сконфигурирован с возможностью: (1) обеспечения питанием подключенных устройств; (2) опроса подключенных устройств; (3) передачи данных, полученных от подключенных устройств; (4) диагностики подключенных устройств; и (5) учета данных, полученных в результате диагностики. Память 212, в свою очередь, сконфигурирована с возможностью сбора, хранения и объединения данных, полученных от подключенных устройств.

[57] Блок управления 21 - основной программно-апартный элемент ПАК. Он 21 предназначен для питания подключенных устройств, в том числе измерительных устройств 10, а также сбора и хранения данных, полученных от подключенных устройств. Помимо этого, крайне важной функцией блока управления 21 является возможность диагностики подключенных устройств.

[58] Обеспечение питанием подключенных устройств может производится за счет проводного соединения между блоком управления 21 и подключенными устройствами, в частности, измерительными устройствами 10. Так, блок управления 21 может подключаться к сети питания напрямую и направлять ток к подключенным устройствам. Таким образом, подключенные устройства могут работать благодаря питанию от блока управления 21.

[59] Опрос подключенных устройств необходим для сбора данных от них. Так, в частности, возможно получать данные о состоянии окружающей среды за счет опроса измерительных устройств 10.

[60] Сбор и хранение данных, полученных от подключенных устройств, позволяет накапливать полученные данные в памяти 212 блока управления 21. В сочетании, например, с проводным соединением элементов ПАК, эта функция позволяет достичь большей надежности в хранении данных. Так, в случае разрыва беспроводного соединения, данные от подключенных устройств будут все еще попадать в память 212 блока управления 21. Таким образом, при восстановлении соединения данные могут быть отправлены дальше, например, на сервер, а не пропадут.

[61] Объединение данных необходимо для формирования полного пакета данных. Предпочтительно при этом при формировании пакета данных добавлять к измеренным параметрам геометки, идентифицирующей местонахождение измерительного устройства 10, и/или показаний температуры и/или показаний влажности и/или показаний давления. Таким образом, будет собрана более подробная информация о состоянии окружающей среды и, как следствие, увеличиться точность последующей их обработки. Важно отметить, что для добавления геометки ПАК должен включать модуль определения геопозиции, а для добавления показаний температуры/вложности/давления - датчик ТВД (температуры и/или влажности и/или давления). Они могут являться отдельными элементами ПАК, или могут быть внедрены в блок управления 21.

[62] Дополнительно блок управления 21 может быть сконфигурирован с возможностью шифрования пакета данных.

[63] Диагностика подключенных устройств подразумевает проверку их работоспособности. Так процессор 211 блока управления 21 может определять, пригодно ли для эксплуатации измерительное устройство 10, по параметрам условий эксплуатации или по достоверности измеренных измерительным устройством 10 параметров. Данные, полученные в результате диагностики, впоследствии учитываются. Так обеспечивается повышение точности собираемых данных.

[64] Блок управления 21 (его процессор 211) может быть сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств, в частности измерительных устройств 10, на основании присвоения измеренным данным маркера валидности. В таком случае, к каждому измеренному параметру присваивают маркер (бит) валидности.

[65] Валидность оценки - это степень, в которой измерительное устройство измеряет то, что должно измерять, то есть степень, в которой измерение дает стабильные результаты. В пределах достоверности измерение не всегда должно быть одинаковым, как в отношении надежности, т.е. это мера измерения достоверности данных, а не их надежности. Маркер валидности может добавляться к данным программно, например, посредством присвоения к ним оператора типа bool, который может принимать лишь значения «true» или «false».

[66] В случае, если измеренный параметр очевидно ложен, например, измерительное устройство 10 показало, что концентрация углекислого газа в воздухе равна 0 или отрицательна, то этому параметру присвоится отрицательный бит валидности, «false». Тогда этот параметр не будет сохранен в памяти 212 блока управления 21. В случае же, если измеренный параметр оценивается как достоверный или вероятный, такому параметру присваивается положительный бит валидности, «true». Такие параметры сохраняются в памяти 212 блока управления 21. Таким образом, в памяти 212 будут храниться и накапливаться только те данные, которые являются достоверными. Дополнительно блок управления 21 может обновить программное обеспечение измерительного устройства 10, приславшего данные с отрицательным битом валидности, или изменить его конфигурацию. При этом также возможно отметить это измерительное устройство 10 как неработоспособное и послать сообщение о необходимости починки измерительного устройства 10 на сервисный сервер.

[67] В ином варианте блок управления 21 может быть сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств, в частности измерительных устройств 10, на основании сравнения по крайней мере двух показаний одного параметра окружающей среды, полученных от по крайней мере двух одинаковых измерительных устройств 10. Т.е. это применимо в тех случаях, когда, например, оба измерительных устройства 10 размещены в одном месте и измеряют один и тот же параметр окружающей среды. Например, при измерении концентрации моноксида углерода первое измерительное устройство 10 показало, что его концентрация в воздухе составляет 325,7 мкг/м³, а второе измерительное устройство 10 - 834,9 мкг/м³ в то же время. В этом случае очевидно, что одно из устройств 10 или они 10 оба выдают ложные данные. Тогда возможно сравнение с третьим измеренным параметром, в случае применения трех одинаковых измерительных устройств 10 или возможно отметить эти данные как потенциально недостоверные. Тогда при отправке этих данных на сторонние устройства, оператор или программное обеспечение этого стороннего устройства может решить: учитывать в своих расчетах потенциально ложные данные или нет. Это также может повысить точность измеряемых данных.

[68] В третьем варианте диагностики блок управления 21 может быть сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств на основании показаний параметров окружающей среды и их сравнения с эксплуатационными параметрами измерительного устройства. Тогда, если, например, измерительное устройство 10 пригодно для эксплуатации лишь в температурном диапазоне от -40 до +50 °С, а температура эксплуатации выходит за этот диапазон, то данные, полученные от такого измерительного устройства 10, могут не учитываться и не сохраняться в памяти 212 блока управления 21. Аналогичное касается и при ненадлежащей относительной влажности воздуха, давлении и иных параметров окружающей среды. Важно отметить, что для применения этого метода диагностики ПАК должен включать измерительные устройства 10, сконфигурированные с возможностью измерения температуры, относительной влажности, давления и/или других параметров соответственно. Также соответствующие датчики могут быть дополнительно внедрены в блок управления 21.

[69] Также блок управления 21 может быть сконфигурирован с возможностью диагностики собственных элементов, в частности состояние памяти 212, например, ее загруженности, статусы GSM соединения с элементами системы, статусы Wi-Fi соединения с элементами, а также статусы Ethernet соединения с элементами и др. Важно при этом отметить, что Ethernet соединение может служить в качестве проводного соединения элементов, а GSM и Wi-Fi соединения - в качестве беспроводного соединения, например, с сервером 30.

[70] Измерительные устройства 10 могут быть сконфигурированы с возможностью работы по первому протоколу, тому же, что и блок управления 21, и/или по иному, второму, протоколу. Важнейшей функцией измерительных устройств является измерение параметров окружающей среды.

[71] На Фиг. 2 представлен схематичный вид первого варианта конфигурации измерительного устройства 10 (в разнесении). В данном иллюстративном варианте в качестве измерительного устройства 10 предлагается газоанализатор. Многоканальный газоанализатор включает корпус 101a, в котором выполнены по крайней мере два газоприемных отверстия 102a. Внутри корпуса 101a расположен теплоизоляционный кожух 103a. Внутри теплоизоляционного кожуха 103a расположены по крайней мере три газовых датчика 104a, по крайней мере один датчик температуры, влажности и давления (датчик ТВД, на Фигуре 2 не показан) и электронную плату 105a.

[1] Корпус 101a позволяет защитить внутренние элементы газоанализатора (измерительного устройства 10), а отверстия 102a в нем забирать воздух с улицы. Теплоизоляционный кожух 103a позволяет повысить точность измерения за счет изолирования датчиков 104a от внешних «паразитных» температурных градиентов, связанных с разной теплопроводностью и теплоемкостью материалов. По крайней мере два газовых датчика 104a позволяют проводить многопараметровый анализ воздуха, а также учитывать чувствительности одного датчика 104a к параметрам, измеряемым другим датчиком 104a. Электронная плата 105a газоанализатора и ее подключение к электронным платам датчиков позволяет получать измеренные данные от датчиков 104a, а также для учитывать чувствительность одного датчика 104a к параметрам, измеряемым другим датчиком 104a.

[72] При этом датчик 104a может использоваться как внутри газоанализатор, так и в качестве отдельного измерительного устройства 10. На Фиг. 3 представлен схематичный изометрический вид второго варианта конфигурации измерительного устройства 10. Представленное измерительное устройство 10 может использоваться в составе газоанализатора или отдельно. Такой газовый датчик включает по крайней мере входное отверстие 101b, чувствительный элемент 102b и электронную плату датчика 103b. Входное отверстие 101b в датчике необходимо для входа пробы газа внутрь датчика. Чувствительный элемент 102b в датчике необходим для реагирования датчика на измеряемый параметр воздуха или его изменение.

[73] Чувствительный элемент 102b может быть устроен различными способами. Это зависит как от параметра измерения, так и от выбранного принципа работы. Если в качестве измерительного устройства 10 используется газовый датчик, т.е. датчик, определяющий концентрацию определенного вредоносного вещества в воздухе, то могут быть выбраны следующие принципы работы чувствительного элемента 102b. Например, для измерения концентрации углекислого газа в воздухе принцип работы чувствительного элемента 102b может быть основан на инфракрасном методе детектирования. Так, чувствительным элементом 102b измеряется количество света, прошедшего через светофильтр и поглощенного углекислотой (то есть замеряется интенсивность ИК-излучения до и после поглощения углекислого газа). Количество кислорода в воздухе в этом случае не влияет на показатели и их точность.

[74] В другом варианте реализации газовый датчик может являться электрохимическим газовым датчиком. В этом случае, анализируемый газ вступает в химическую реакцию с электролитом, заполняющим чувствительный элемент 102b. В результате в растворе возникают заряженные ионы, между электродами начинает протекать электрический ток, пропорциональный концентрации анализируемого компонента в пробе. Электрический датчик обрабатывает возникающий электрический сигнал при помощи платы 103b. Таким образом, в этом случае чувствительный элемент 102b включает по крайней мере два электрода и электролит. Предпочтительно применение электрохимического датчика в качестве газового датчика в рамках настоящего изобретения.

[75] На Фиг. 4 представлен схематичный изометрический вид третьего варианта конфигурации измерительного устройства 10. Он включает те же элементы, что и измерительное устройство 10, показанное на Фиг. 3, т.е. по крайней мере входное отверстие 101c, чувствительный элемент 102c и электронную плату датчика 103c, но также и другие элементы. Среди таких элементов могут быть по крайней мере один фильтровальный элемент (105c и 106c), прокладка 107c, а также дополнительная электронная плата датчика 108c.

[76] В качестве фильтровального элемента (105c и 106c) может использоваться фильтр грубой очистки 105c и/или высокоэффективный фильтр 106c. Прокладка 107c, размещенная между фильтрами (105c, 106c) и чувствительным элементом 102c, позволяет уплотнить электронную плату (103c и/или 108c), что, в свою очередь, позволяет избежать разрыва контактов.

[77] На Фиг. 5 представлен схематичный вид четвертого варианта конфигурации измерительного устройства 10 (в разнесении). В этом варианте измерительным устройством 10 является газоанализатор, аналогичный тому, что изображен на Фиг. 2, но с дополнительными элементами. Среди таковых применение шести газовых датчиков 104d, вместо двух. Но важно отметить, что датчиков 104d может быть, как больше, так и меньше шести. Также он отличается тем, что в каждое газоприемное отверстие 102d может быть установлен защитный колпак 106d. К электронной плате газоанализатора 105b может быть подключен по крайней мере один разъем 108d для питания и по крайней мере один разъем 108d для передачи данных (разъемы 108d на Фиг. 5 обозначены одинаковым номером и имеют одинаковый вид, т.к. не имеет значение их конкретное расположение и вид).

[78] Не менее важно отметить и то, что помимо проиллюстрированных на Фиг.2-Фиг. 5 вариантов реализации измерительного устройства 10, могут быть и другие варианты. Так, например, могут использоваться датчики температуры, влажности и давления (датчики ТВД). ТВД датчики могут быть устроены аналогично минимальной конфигурации газовых датчиков, показанных на Фиг. 3, ввиду чего далее используются аналогичные числовые обозначения элементов. В качестве датчика температуры, может быть использован любой из типов датчиков: термоэлектрический, полупроводниковый, пирометрический, терморезистивный, акустический, пьезоэлектрический и т.д.

[79] В термоэлектрических датчиках температуры в качестве чувствительного элемента 102b используется термопара. Т.к. у всех металлов имеется своя определенная валентность, то при воздействии внешних факторов (в частности, при увеличении или уменьшении температуры воздуха) свободным электронам сообщается дополнительная энергия, за счет которой создается движение заряженных частиц. В случае совмещения двух металлов с различным потенциалом выхода электронов и последующим нагреванием места соединения возникнет разность потенциалов. За счет разницы потенциалов между соединениями проводников при интенсивном нагреве или охлаждении горячего спая возникает термо-ЭДС. Напряжение на холодном спае пропорционально зависит от температуры на горячем. При этом температура на холодном должна быть постоянной, иначе возникает большая погрешность измерений. Для высокой точности холодный контакт помещается в специальные камеры, где температура поддерживается на одном уровне.

[80] Полупроводниковые датчики температуры изготавливаются на основе кристаллов с заданной вольтамперной характеристикой. Такие датчики температуры работают в режиме полупроводникового ключа, аналогично классическому биполярному транзистору, где степень нагревания сравнима с подачей потенциала на базу. При повышении температуры полупроводниковый датчик начнет выдавать большее значение тока. Таким образом, в данном случае в качестве чувствительного элемента 102b используется кристаллы.

[81] Пирометрические датчики температуры иначе именуются как пирометры. Они позволяют улавливать малейшие температурные колебания рабочей поверхности любого предмета. Непосредственно сам чувствительный элемент 102b представляет собой матрицу, реагирующую на определенную частоту температурного диапазона.

[82] Терморезистивные датчики температуры выполняются на основе терморезисторов (чувствительных элементов 102b терморезистивных датчиков). Терморезистор представляет из себя устройство с определенной зависимостью сопротивления от степени нагрева основного материала. С повышением температуры, изменяется и проводимость резистора. Однако, такие датчики предпочтительно не использовать на улице ввиду того, что они имеют малый диапазон измеряемой температуры.

[83] Акустические датчики температуры функционируют по принципу определения скорости прохождения звуковых колебаний в зависимости от температуры материала или поверхности. Непосредственно сам чувствительный элемент 102b производит сравнение скорости звука, генерируемого источником, которая будет отличаться, в зависимости от степени нагрева.

[84] В пьезоэлектрических датчиках температуры в качестве чувствительного элемента 102b используется кварцевый кристалл. При прохождении электрического тока через кварцевый кристалл в нем распространяются колебания. Но, в зависимости от температуры окружающей среды, будет меняться и частота колебаний кристалла. Принцип фиксации температурных изменений заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении с установленной градуировкой номиналов для разных температур.

[85] Также в качестве датчика (измерительного устройства 10) могут использоваться резистивные, емкостные и другие типы датчиков влажности.

[86] Некоторые проводящие материалы могут впитывать влагу, в результате чего меняется их омическое сопротивление. Этот принцип лежит в основе работы резистивных датчиков влажности. В этом случае, чувствительный элемент 102b представляет собой порошковую пористую структуру, которая нанесена на плату 103b и запечена до состояния пленки между двумя электродами, выполненными в виде дорожек. В качестве такой порошковой пористой структуры может использоваться, например, оксид алюминия. Наличие пленочной поверхности предотвращает последующее растворение керамического порошка и образование конденсата в его структуре. Однако при взаимодействии с молекулами воды, содержащимися в воздухе, пленка меняет физические свойства. Так, в относительно сухом состоянии проводимость датчика влажности характеризуется номинальной величиной. Но, по мере накопления влаги на поверхности пленки сопротивление такого резистора пропорционально уменьшиться, проводимость возрастет, как и величина протекающего в цепи тока. За счет измерения тока или падения напряжения на резистивном элементе осуществляется контроль влажности.

[87] Емкостной датчик влажности функционирует по принципу классического конденсатора, обкладки которого взаимодействуют с воздухом окружающего пространства. Они делятся на несколько типов. В первом случае в качестве чувствительного элемента 102b используется две пластины, между которыми находится воздушное пространство. В сухом состоянии воздух является диэлектриком, поэтому емкость конденсатора максимальная. По мере насыщения воздуха влагой повысятся его проводящие свойства и емкость пропорционально уменьшиться. Во втором случае между пластинами находится чувствительный диэлектрик, активно реагирующий на влагу. К выводам конденсатора подаются импульсы установленной частоты, что позволяет точнее вычислять степень влажности. Также могут применяться и другие типы емкостных датчиков влажности.

[88] Аналогичное устройство датчика температуры может быть применимо к любым другим датчикам (давления и влажности), в том числе к общим датчикам ТВД. При этом функции измерения температуры, влажности и давления могут сочетаться в корпусе одного ТВД датчика. Также важно отметить, что датчик ТВД может быть внедрен в блок управления 21.

[89] Также в качестве измерительного устройства может использоваться и газовый модуль контроля концентрации газов в воздухе. Он может включать корпус, по крайней мере два газовых тракта, оснащенных фильтрами, с выходами наружу для забора проб анализируемой среды, по крайней мере два газовых сенсора, по крайней мере два термодатчика и процессор. При этом сенсоры, термодатчики и процессор связаны между собой по принципу приёма-передачи сигналов, а модуль может быть выполнен с возможностью учёта влияния температуры и влияния присутствующих в анализируемой среде нецелевых газов на показания концентрации целевого газа. Более подробно газовый модуль и его варианты реализации описаны в патенте на изобретение № RU 2771786 C2 (опубл.: 12.05.2022 г.; МПК: G01N 25/36; G01N 27/407), а также в патенте на полезную модель № RU 202130 U1 (опубл.: 03.02.2021 г.; МПК: G01N 27/00).

[90] В ином варианте в качестве измерительного устройства 10 может использоваться измеритель массовой концентрации пылевых частиц. Такой измеритель может быть сконфигурирован следующим образом. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц включает корпус измерителя, печатную плату с микроконтроллером, соединенные с ними, по крайней мере два датчика пыли и выходной интерфейс измерителя, а также нагревательный элемент и вентилятор, которые электрически соединены с микроконтроллером; по крайней мере один входной канал, соединенный с датчиками пыли, по крайней мере один выходной канал и по крайней мере один датчик температуры входного потока. Более подробно измеритель массовой концентрации пылевых частиц и его варианты реализации описаны в патенте на изобретение № RU 2709410 C1 (опубл.: 17.12.2019 г.; МПК: G01N 15/06).

[91] Помимо вышеописанных измерительных устройств 10 могут использоваться и другие их варианты. В частном случае, могут также использоваться метеостанции. Важно при этом отметить, что все вышеперечисленные варианты могут применяться в настоящем ПАК в любом сочетании. Они могут быть подключены к блоку управления 21 посредством проводного или беспроводного соединения. Предпочтительным при этом является именно проводное соединение по причинам, описанным ранее.

[92] Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды, показанный на Фиг. 1, работает следующим образом. Сначала подают питание на по крайней мере два измерительных устройства 10 при помощи блока управления 21. Далее измеряют по крайней мере один параметр окружающей среды при помощи по крайней мере двух измерительных устройств 10. После этого опрашивают по крайней мере два измерительных устройства 10 об измеренных параметрах окружающей среды. Затем передают измеренные параметры в блок управления 21. В процессе мониторинга выполняют диагностику по крайней мере двух измерительных устройств 10 при помощи блока управления 21. Диагностические данные в последствии учитывают и на их основании принимают одного из следующих решений: (1) хранят измеренные параметры в памяти 212 блока управления 21; или (2) удаляют измеренные параметры из памяти 212 блока управления 21. В случае принятия решения о хранении измеренных параметров, объединяют хранящиеся измеренные параметры в пакет данных.

[93] Измерительное устройство 10, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу, отличному от первого протокола, может быть дополнительно подключено к блоку управления 21 с помощью блока преобразования протокола 40, сконфигурированного с возможностью преобразования второго протокола в первый протокол. В таком случае, если второй протокол является нечитаемым и неопределяемым для блока управления 21, то измерительные устройства 10, работающие по нему, все еще смогут быть подключены к блоку управления 21 через блок преобразования протокола 40. С этой целью может также применяться туннелирование, однако при преобразовании протокола, в отличие от туннелирования, заголовки протоколов первой сети полностью удаляются, данные помещаются в протоколы второй сети и затем передаются поверх. По этой причине преобразование протоколов обеспечивает большую гибкость, чем туннелирование, которое не допускает смешанные конечные точки. Преобразование протокола также обрабатывает нагрузку на сеть более эффективно, чем туннелирование, и разрешает механизмы управления потоком исходного протокола, которые отсутствуют при туннелировании. Таким образом, преобразование протокола для увеличения степени совместимости ПАКа является более гибким и эффективным. Благодаря нему, к ПАКу могут быть подключены практически любые измерительные устройства 10. Под высокой степенью совместимости в рамках настоящего изобретения понимается возможность подключать к программно-аппаратному комплексу любы типы периферийных, т.е. работающих по иному протоколу, устройств, в частности измерительных устройств 10 и серверов 30.

[94] Важно при этом отметить, что в некоторых случаях измерительные устройства 10, работающие по иному протоколу, чем протокол блока управления 21, могут быть подключены к блоку управления 21 напрямую.

[95] Помимо этого, измерительные устройства 10 могут быть подключены к блоку управления 21 через сетевой мост 50. Это особенно важно при применении измерительных устройств 10, которые работают под другим напряжением, отличным от напряжения, которое подает блок управления 21. В таком случае сетевой мост может дополнительно быть сконфигурирован с возможностью преобразования напряжения, например, 12 В - 24 В. Это также позволяет повысить степень совместимости ПАКа за счет обеспечения возможности подключения измерительных устройств 10, работающих под иным напряжением.

[96] Сочетание в ПАКе как блока преобразования протокола 40, так и сетевого моста 50, сконфигурированного с возможностью преобразования напряжения, обеспечивает возможность подключения к ПАК любых измерительных устройств 10. Как уже было сказано ранее, это значительно повышает степень совместимости программно-аппаратного комплекса, а также повышает точность и полноту собираемых с измерительных устройств 10 данных за счет того, что ПАК может включать большое количество различных измерительных устройств 10. Пример подключения измерительного устройства 10, сконфигурированного с возможностью работы по второму протоколу, показан на Фиг. 6. В этом случае, измерительное устройство 11, сконфигурированное с возможностью работы по первому протоколу, подключается к блоку управления 21 напрямую. Измерительное устройство 12, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу, в свою очередь, подключено к блоку управления 21 через блок преобразования протокола 40 и сетевой мост 50.

[97] Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды, показанный на Фиг. 6, работает следующим образом. Сначала подают питание на по крайней мере два измерительных устройства 10 при помощи блока управления 21. При этом перед подачей питания на измерительное устройство 12, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу, преобразовывают напряжение при помощи сетевого моста 50. Далее измеряют по крайней мере один параметр окружающей среды при помощи по крайней мере двух измерительных устройств 10. После этого опрашивают по крайней мере два измерительных устройства 10 об измеренных параметрах окружающей среды. Затем передают измеренные параметры в блок управления 21, причем перед передачей измеренных параметров от измерительного устройства, сконфигурированного с возможностью работы по второму протоколу, преобразуют второй протокол в первый протокол. В процессе мониторинга выполняют диагностику по крайней мере двух измерительных устройств 10 при помощи блока управления 21. Диагностические данные в последствии учитывают и на их основании принимают одного из следующих решений: (1) хранят измеренные параметры в памяти 212 блока управления 21; или (2) удаляют измеренные параметры из памяти 212 блока управления 21. В случае принятия решения о хранении измеренных параметров, объединяют хранящиеся измеренные параметры в пакет данных.

[98] На Фиг. 7 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, включающего сервер, согласно настоящему изобретению. Программно-аппаратный комплекс включает блок управления 21, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, сервер 30 и по крайней мере два измерительных устройства 10, подключенных к блоку управления и сконфигурированных с возможностью измерения параметров окружающей среды и с возможностью работы по первому протоколу и/или по второму протоколу, отличному от первого протокола. При этом блок управления включает память 212 и процессор 211. Процессор 211 блока управления 21 сконфигурирован с возможностью: (1) обеспечения питанием подключенных устройств; (2) опроса подключенных устройств; (3) передачи данных, полученных от подключенных устройств; (4) диагностики подключенных устройств; и (5) учета данных, полученных в результате диагностики. Память 212, в свою очередь, сконфигурирована с возможностью: (1) сбора, хранения и объединения данных, полученных от подключенных устройств; и (2) отправки пакета данных на сервер 30. Причем сервер 30 подключен к блоку управления 21 посредством беспроводного соединения и сконфигурирован с возможностью с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов. Такая конфигурация программно-аппаратного комплекса позволяет отправлять сформированные пакеты данных о состоянии окружающей среды на удаленный сервер 30.

[99] При этом важно отметить, что в случае, если сервер 31 сконфигурирован с возможностью работы по первому протоколу, как и блок управления 21, то сервер 31, как это и показано на Фиг. 7, может быть подключен к блоку управления 21 напрямую. В случае же, если сервер сконфигурирован с возможностью работы по второму протоколу или третьему протоколу (32 или 33 соответственно), то пакет данных от блока управления 21 может передаваться на такой сервер (32, 33) некорректно или же совсем не передаваться. В этом варианте предпочтительно, чтобы программно-аппаратный комплекс включал также сетевой шлюз 60, подключенный к блоку управления 21 сконфигурированный с возможностью получения пакетов данных от блока управления 21.

[100] Сетевой шлюз 60 может быть дополнительно сконфигурирован с возможностью: (1) преобразования первого протокола во второй протокол, отличный от первого протокола, и/или в третий протокол, отличный от первого и второго протоколов; и/или (2) определения базовой линии для по крайней мере одного измерительного устройства 10.

[101] Первая упомянутая функция обеспечивает возможность корректной отправки пакета данных на любой сервер (31, 32, 33). Это значительно увеличивает степень совместимости ПАКа.

[102] Вторая функция, заключающаяся в определении базовой линии для измерительных устройств 10, позволяет повысить точность отправляемых на сервер 30 данных. Под «базовой линией» (она же «нулевая линия» или «базовая поверхность») понимается поверхность в пространстве температуры (T), относительной влажности (RH) и разности потенциалов (op1-op2), проходящая через все значения разности потенциалов нулевого газа, где под «нулевым газом» понимается отсутствие аналита, т.е. анализируемого газа. Таким образом, в сетевом шлюзе 60 может производиться уточнение полученных измеренных параметров. Это может реализовываться за счет применения математических моделей к измеренным данным.

[103] Также посредством сетевого шлюза 60 могут производить уточнение данных следующими способами. Во-первых, на основе собранных на месте размещения измерительных устройств 10 данных или показаний референсных измерительных устройств 10 (могут также быть дополнительными элементами ПАКа) могут восстанавливать значения параметров окружающей среды, например, массовых концентраций загрязнителей в воздухе, с повышенной точностью. Во-вторых, во время эксплуатации на основе статистических данных или глобальных изменений состояния окружающей среды возможна донастройка значений некоторых коэффициентов модели с целью увеличения/сохранения точности предсказаний состояния ПАК.

[104] Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды, показанный на Фиг. 7, работает следующим образом. Сначала подают питание на по крайней мере два измерительных устройства 10 при помощи блока управления 21. Далее измеряют по крайней мере один параметр окружающей среды при помощи по крайней мере двух измерительных устройств 10. После этого опрашивают по крайней мере два измерительных устройства 10 об измеренных параметрах окружающей среды. Затем передают измеренные параметры в блок управления 21. В процессе мониторинга выполняют диагностику по крайней мере двух измерительных устройств 10 при помощи блока управления 21. Диагностические данные в последствии учитывают и на их основании принимают одного из следующих решений: (1) хранят измеренные параметры в памяти 212 блока управления 21; или (2) удаляют измеренные параметры из памяти 212 блока управления 21. В случае принятия решения о хранении измеренных параметров, объединяют хранящиеся измеренные параметры в пакет данных. В результате сформированный пакет данных передают на сервер 30.

[105] На Фиг. 8 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, предназначенного для подключения любых типов измерительных устройств 10 и любых серверов 30, согласно настоящему изобретению. Программно-аппаратный комплекс включает блок управления 21, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, сервер 30 и по крайней мере два измерительных устройства 10, подключенных к блоку управления. Причем первое измерительное устройство 11 сконфигурировано с возможностью работы по первому протоколу, а второе измерительное устройство 12 - по второму. При этом блок управления включает память 212 и процессор 211. Процессор 211 блока управления 21 сконфигурирован с возможностью: (1) обеспечения питанием подключенных устройств; (2) опроса подключенных устройств; (3) передачи данных, полученных от подключенных устройств; (4) диагностики подключенных устройств; и (5) учета данных, полученных в результате диагностики. Память 212, в свою очередь, сконфигурирована с возможностью: (1) сбора, хранения и объединения данных, полученных от подключенных устройств; и (2) отправки пакета данных на сервер 30. Причем сервер 30 подключен к блоку управления 21 через сетевой шлюз 60 посредством беспроводного соединения и сконфигурирован с возможностью с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов. Сетевой шлюз 60, в свою очередь, сконфигурирован с возможностью: (1) преобразования первого протокола во второй протокол, отличный от первого протокола, и/или в третий протокол, отличный от первого и второго протоколов; и (2) определения базовой линии измерительного устройства на основании измеренных параметров. Такая конфигурация программно-аппаратного комплекса позволяет отправлять сформированные пакеты данных о состоянии окружающей среды, измеренные любыми типами измерительных устройств 10, на любой удаленный сервер 30.

[106] Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды, показанный на Фиг. 8, работает следующим образом. Сначала подают питание на по крайней мере два измерительных устройства 10 при помощи блока управления 21. При этом перед подачей питания на измерительное устройство 12, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу, преобразовывают напряжение при помощи сетевого моста 50. Далее измеряют по крайней мере один параметр окружающей среды при помощи по крайней мере двух измерительных устройств 10. После этого опрашивают по крайней мере два измерительных устройства 10 об измеренных параметрах окружающей среды. Затем передают измеренные параметры в блок управления 21, причем перед передачей измеренных параметров от измерительного устройства, сконфигурированного с возможностью работы по второму протоколу, преобразуют второй протокол в первый протокол. В процессе мониторинга выполняют диагностику по крайней мере двух измерительных устройств 10 при помощи блока управления 21. Диагностические данные в последствии учитывают и на их основании принимают одного из следующих решений: (1) хранят измеренные параметры в памяти 212 блока управления 21; или (2) удаляют измеренные параметры из памяти 212 блока управления 21. В случае принятия решения о хранении измеренных параметров, объединяют хранящиеся измеренные параметры в пакет данных. Сформированный пакет данных отправляют на сетевой шлюз 60. В сетевом шлюзе 60 определяют базовую линию по крайней мере для одного измерительного устройства 10, а также преобразовывают протокол пакета данных в протокол сервера 30. В результате пакет данных с преобразованным протоколом передают на сервер 30.

[107] На Фиг. 9 представлен схематичный вид программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров окружающей среды, иллюстрирующий возможный вариант подключения измерительных устройств и серверов. Программно-аппаратный комплекс может включать множество измерительных устройств 10. В частности, в данном варианте воплощения показано подключение четырех измерительных устройств 11 сконфигурированных с возможностью работы по первому протоколу, и трех измерительных устройств 12, сконфигурированных с возможностью работы по второму протоколу. Знаком «молнии» при этом отмечены измерительные устройства 10, сконфигурированные с возможностью работы под другим напряжением, нежели подается от блока питания 21. Так, три измерительных устройства 11, сконфигурированные с возможностью работы по первому протоколу и под напряжением блока управления 21, подключены к блоку управления 21 напрямую. Два измерительных устройства 12, сконфигурированных с возможностью работы по второму протоколу и под напряжением блока управления 21, подключены к блоку управления 21 через блок преобразования протокола 40. Измерительное устройство 11, сконфигурированное с возможностью работы по первому протоколу и под напряжением, отличным от напряжения блока управления 21, подключено к блоку управления 21 через сетевой мост 50. А измерительной устройство 12, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу и под напряжением, отличным от напряжения блока управления 21, подключено к блоку управления 21 и через блок преобразования протокола 40, и через сетевой мост 50. Так проиллюстрирована возможность программно-аппаратного комплекса подключать любые типы измерительных устройств 10. Серверы 30 же подключены к блоку управления 21напрямую или через сетевой шлюз 60. Так, сервер 31, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, подключен к блоку управления 21 напрямую посредством беспроводного соединения. Сервер 32 же, который выполнен с возможностью работы по второму протоколу, и сервер 33, сконфигурированный с возможностью работы по третьему протоколу, подключены к блоку управления 21 через сетевой шлюз 60 посредством беспроводного соединения. Таким образом, настоящий программно-аппаратный комплекс обеспечивает возможность сбора параметров окружающей среды с любых типов измерительных устройств 10 и их передачи на любые типы серверов 30, чем достигается высокая степень совместимости ПАКа.

[108] Также важно отметить, что предпочтительно сохранять конфигурацию программно-аппаратного комплекса такой, что все его элементы от одного измерительного устройства 10 до одного сервера 30 были подключены друг к другу последовательно. Таким образом, программно-аппаратный комплекс работает быстрее, а также исключается возможная утечка данных.

[109] ПАК предназначен для монтажа на улице. Ввиду этого все элементы ПАК следует выполнять с высокой степенью влаго- и пылезащиты. Также предпочтительно оснащать их теплоизоляционным кожухом. Таким образом, настоящий ПАК будет возможно эксплуатировать при практически любых климатических условиях. В частности, предпочтительно, чтобы степень защиты от влаги и пыли была по крайней мере IP56, что позволяет эксплуатировать конструкцию даже при попадании некоторого количества пылив устройство, а также при направлении на устройство струй воды. Также важно отметить, что в случае эксплуатации настоящего ПАК для измерения параметров воды необходима большая степень влагозащиты, а именно полная защищенность от влаги и герметичность. При этом настоящий ПАК также пригоден к эксплуатации при температуре воздуха от -40 до +50 °С, относительной влажности воздуха - от 0% до 98%, а также атмосферном давлении - от 60 до 850 мм рт. ст. Это позволяет устанавливать настоящий ПАК на улице.

[110] Важно также отметить, что в комплексной системе мониторинга состояния окружающей среды может использоваться множество ПАКов. Так, каждый из них будет размещаться в разных местах, например, одного географического района. Каждый ПАК будет отслеживать состояние окружающей среды в определенной точке.

[111] На Фиг. 10 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ мониторинга параметров окружающей среды, согласно настоящему изобретению. Согласно способу, сначала подают питание на по крайней мере два измерительных устройства 10 при помощи блока управления 21. Далее измеряют по крайней мере один параметр окружающей среды при помощи по крайней мере двух измерительных устройств 10. После этого опрашивают по крайней мере два измерительных устройства 10 об измеренных параметрах окружающей среды. Затем передают измеренные параметры в блок управления 21. В процессе мониторинга выполняют диагностику по крайней мере двух измерительных устройств 10 при помощи блока управления 21. Диагностические данные в последствии учитывают и на их основании принимают одного из следующих решений: (1) хранят измеренные параметры в памяти 212 блока управления 21; или (2) удаляют измеренные параметры из памяти 212 блока управления 21. В случае принятия решения о хранении измеренных параметров, объединяют хранящиеся измеренные параметры в пакет данных.

[112] Подача питания на измерительные устройства 10 необходима для обеспечения возможности измерения параметров окружающей среды. Измерение же, в свою очередь, необходимо для сбора данных о состоянии окружающей среды, т.е. измерения ее параметров. Опрос измерительных устройств 10 об измеренных параметрах, а также передача измеренных параметров в блок управления 21, необходимы для получения блоком управления 21 данных о состоянии окружающей среды. Выполнение диагностики измерительных устройств 10 необходимо для определения работоспособности устройств и достоверности/ложности измеренных параметров. При этом учет диагностических данных необходим для принятия решения. Принятие решения о хранении измеренных параметров, в случае их корректности, необходимо для сохранения достоверных данных о состоянии окружающей среды. Принятие решения об удалении измеренных параметров, в случае их ложности, в свою очередь, необходимо для избежания хранения недостоверных данных, полученных от неисправных измерительных устройств 10. Это обеспечивает повышение точности измеренных данных о состоянии окружающей среды. Объединение сохраненных данных в пакет данных необходимо для их подготовки к возможной последующей отправки, а также для их объединения с другими данными.

[113] На этапе диагностики измерительных устройств 10 могут присваивать маркер валидности каждому измеренному параметру на основании корректности измеренного параметра. При этом измеренные параметры с отрицательным маркером валидности могут удалять из памяти 212 блока управления 21. Это позволяет не хранить в памяти блока управления ложные/недостоверные данные, как это описывалось ранее.

[114] В ином варианте на этапе диагностики могут сравнивать по крайней мере два показания одного параметра окружающей среды, полученных от по крайней мере двух одинаковых измерительных устройств 10. При этом, когда по крайней мере один из измеренных параметров выходит за диапазон других измеренных параметров, измеренные параметры могут сохранять в памяти 212 блока управления 21, а затем объединять в пакет данных, присваивая пакету данных маркер, указывающий на потенциальную невалидность измеренных параметров, содержащихся в пакете данных. Это также позволяет идентифицировать потенциально недостоверные/ложные данные.

[115] В еще одном варианте на этапе диагностики могут определять исправность измерительных устройств 10 и/или эксплуатаци их при определенных параметрах окружающей среды. Так могут не учитывать и не хранить данные, полученные от неисправных измерительных устройств 10, что влияет на достоверность отправляемых, например, на сервер 30 данных.

[116] Перед этапом передачи измеренных параметров в блок управления 21 могут преобразовывать протокол. Это позволяет получать данные даже от тех измерительных устройств 10, которые работают по иному протоколу, чем блок управления 21. Также перед этапом подачи питания на измерительные устройства 10 могут преобразовывать напряжение. Это позволяет в последствии получать данные в том числе от других типов измерительных устройств 10. Сочетание же преобразования протокола и преобразования питания позволяет получать данные о состоянии окружающей среды от любых типов измерительных устройств. Также сочетание этих этапов позволяет собирать большое множество данных о состоянии окружающей среды, что увеличивает как полноту собираемых данных, так и их достоверность.

[117] После объединения измеренных параметров в пакет данных сформированный пакет данных могут отправлять на сервер 30 и/или на сетевой шлюз 60. При этом после получения пакета данных сетевым шлюзом 60 могут преобразовывать протокол пакета данных. В этом случае возможно отправлять пакет данных на любые серверы 30. Также после получения пакета данных сетевым шлюзом 60 могут определять базовую линию по крайней мере одного измерительного устройства 10. Это, в свою очередь, позволяет повысить точность передаваемых на сервер 30 данных.

[118] Также способ мониторинга параметров окружающей среды может включать сочетание дополнительных этапов, как это показано на Фиг. 11. Так, после подачи питания на по крайней мере два измерительных устройства 10 могут преобразовывать напряжение, поступающее на измерительное устройство 12, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу. При этом на этапе передачи измеренных параметров в блок управления 21 в процессе передачи измеренных параметров могут преобразовывать измеренные параметры, передающиеся от измерительного устройства 12, сконфигурированного с возможностью работы по второму протоколу, из второго протокола в первый протокол. После объединения хранящихся данных в пакет данных могут сначала отправлять пакет данных на сетевой шлюз 60, а затем определять базовую линию измерительных устройств на основании полученного пакета данных при помощи сетевого шлюза 60. После этого могут отправлять данные на сервер 30, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов. Причем перед отправкой пакета данных на сервер 32, сконфигурированный с возможностью работы по второму протоколу, могут преобразовывать пакет данных из первого протокол во второй протокол, а перед отправкой пакета данных на сервер 33, сконфигурированный с возможностью работы по третьему протоколу, могут преобразовывать пакет данных из первого протокол в третий протокол. Такое сочетание дополнительных этапов позволяет получать данные от любых типов измерительных устройств 10 и передавать измеренные данные о состоянии окружающей среды на любые серверы 30.

[119] Все вышеописанные дополнительные этапы способа мониторинга параметров окружающей среды могут также быть использованы в качестве дополнительных этапов и конфигураций элементов в программно-аппаратном комплексе для мониторинга параметров окружающей среды. Аналогично для ПАКа: все дополнительные элементы ПАКа могут использоваться в качестве дополнительных элементов для реализации способа.

[120] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки запрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Группа изобретений предназначена для мониторинга параметров окружающей среды, в частности параметров воздуха. Техническим результатом является повышение совместимости устройств за счет обеспечения возможности подключения как устройств, работающих по одному протоколу, так и устройств, работающих по иным протоколам, сохраняя при этом высокую надежность соединения и подключения, а также достоверность и высокую точность данных о параметрах окружающей среды. Комплекс содержит блок управления, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, сетевой мост, сконфигурированный с возможностью преобразования напряжения; по крайней мере два измерительных устройства, сконфигурированных с возможностью измерения параметров окружающей среды и с возможностью работы по первому протоколу и/или по второму протоколу, отличному от первого протокола; блок преобразования протокола, сконфигурированный с возможностью преобразования второго протокола в первый протокол. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды, включающий:

• блок управления, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу;

• сетевой мост, сконфигурированный с возможностью преобразования напряжения;

• по крайней мере два измерительных устройства, подключенных к блоку управления и сконфигурированных с возможностью измерения параметров окружающей среды и с возможностью работы по первому протоколу и/или по второму протоколу;

причем измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы по второму протоколу, отличному от первого протокола, дополнительно подключено к блоку управления с помощью блока преобразования протокола, сконфигурированного с возможностью преобразования второго протокола в первый протокол,

при этом блок управления включает память и процессор, причем процессор сконфигурирован с возможностью:

- обеспечения питанием подключенных устройств;

- опроса подключенных устройств;

- передачи данных, полученных от подключенных устройств;

- диагностики подключенных устройств;

- учета данных, полученных в результате диагностики, посредством присвоения измеренным данным маркера валидности;

а память сконфигурирована с возможностью:

- сбора, хранения и объединения данных, полученных от подключенных устройств.

2. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по п. 1, отличающийся тем, что блок управления сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств на основании сравнения по крайней мере двух показаний одного параметра окружающей среды, полученных от одинаковых измерительных устройств.

3. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по п. 1, отличающийся тем, что блок управления сконфигурирован с возможностью диагностики подключенных устройств на основании показаний параметров окружающей среды и их сравнения с эксплуатационными параметрами измерительного устройства.

4. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по п. 1, отличающийся тем, что сетевой мост подключен к по крайней мере одному измерительному устройству и к блоку управления.

5. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает сетевой шлюз, подключенный к блоку управления и сконфигурированный с возможностью получения пакетов данных от блока управления.

6. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по п. 5, отличающийся тем, что сетевой шлюз дополнительно сконфигурирован с возможностью:

• преобразования первого протокола во второй протокол, отличный от первого протокола, и/или в третий протокол, отличный от первого и второго протоколов; и/или

• определения базовой линии для по крайней мере одного измерительного устройства.

7. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по п. 1, отличающийся тем, что блок управления дополнительно сконфигурирован с возможностью добавления к измеренным параметрам геометки, идентифицирующей местонахождение измерительного устройства, и/или показаний температуры, и/или показаний влажности, и/или показаний давления.

8. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что элементы программно-аппаратного комплекса подключены друг к другу посредством проводного соединения.

9. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что дополнительно включает по крайней мере один сервер, подключенный к блоку управления посредством беспроводной связи и сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, и/или второму протоколу, отличному от первого протокола, и/или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов, а память блока управления дополнительно сконфигурирована с возможностью отправки пакета данных на сервер.

10. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды, включающий программно-аппаратный комплекс по п. 1, при этом первое измерительное устройство подключено к блоку управления и сконфигурировано с возможностью работы по первому протоколу, а второе измерительное устройство сконфигурировано с возможностью работы по второму протоколу, отличному от первого протокола, и подключено к блоку управления с помощью:

• блока преобразования протокола, сконфигурированного с возможностью преобразования второго протокола в первый протокол; и

• сетевого моста, сконфигурированного с возможностью преобразования питания.

11. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров окружающей среды, включающий программно-аппаратный комплекс по п. 10 и отличающийся тем, что дополнительно включает:

• сетевой шлюз, подключенный к блоку управления и сконфигурированный с возможностью:

- преобразования первого протокола во второй протокол, отличный от первого протокола, и/или в третий протокол, отличный от первого и второго протоколов; и

- определения базовой линии измерительного устройства на основании измеренных параметров, и

• по крайней мере один сервер, подключенный к блоку управления посредством беспроводной связи и сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов,

а память блока управления дополнительно сконфигурирована с возможностью отправки пакета данных на сервер.

12. Способ мониторинга параметров окружающей среды, по которому:

• подают питание на по крайней мере два измерительных устройства при помощи блока управления, причем если измерительное устройство работает под вторым напряжением, отличным от первого напряжения, то преобразовывают напряжение, поступающее на измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы под вторым напряжением;

• измеряют по крайней мере один параметр окружающей среды при помощи по крайней мере двух измерительных устройств;

• опрашивают по крайней мере два измерительных устройства об измеренных параметрах окружающей среды;

• передают измеренные параметры в блок управления, причем если измерительное устройство работает по второму протоколу, отличному от первого протокола, то перед передачей измеренных параметров в блок управления преобразуют протокол;

• выполняют диагностику по крайней мере двух измерительных устройств при помощи блока управления;

• присваивают маркер валидности каждому измеренному параметру на основании корректности измеренного параметра;

• учитывая диагностические данные и маркеры валидности, принимают одно из следующих решений:

- хранят измеренные параметры в памяти блока управления;

- удаляют измеренные параметры из памяти блока управления;

• при принятии решения о хранении измеренных параметров, объединяют хранящиеся измеренные параметры в пакет данных.

13. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 12, отличающийся тем, что измеренные параметры с отрицательным маркером валидности удаляют из памяти блока управления.

14. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 12, отличающийся тем, что на этапе диагностики сравнивают по крайней мере два показания одного параметра окружающей среды, полученных от по крайней мере двух одинаковых измерительных устройств.

15. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 14, отличающийся тем, что, когда по крайней мере один из измеренных параметров выходит за диапазон других измеренных параметров, измеренные параметры:

• сохраняют в памяти блока управления;

• объединяют в пакет данных, присваивая пакету данных маркер, указывающий на потенциальную невалидность измеренных параметров, содержащихся в пакете данных.

16. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 12, отличающийся тем, что на этапе диагностики определяют исправность измерительных устройств и/или эксплуатации их при определенных параметрах окружающей среды.

17. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 12, отличающийся тем, что перед этапом подачи питания на измерительные устройства преобразуют питание.

18. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 12, отличающийся тем, что после объединения измеренных параметров в пакет данных сформированный пакет данных отправляют на сервер и/или сетевой шлюз.

19. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 18, отличающийся тем, что после получения пакета данных сетевым шлюзом преобразуют протокол пакета данных.

20. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 18, отличающийся тем, что после получения пакета данных сетевым шлюзом определяют базовую линию по крайней мере одного измерительного устройства.

21. Способ мониторинга параметров окружающей среды по п. 12, по которому дополнительно:

• после подачи питания на по крайней мере два измерительных устройства преобразовывают напряжение, поступающее на измерительное устройство, сконфигурированное с возможностью работы под вторым напряжением;

• на этапе передачи измеренных параметров в блок управления в процессе передачи измеренных параметров преобразуют измеренные параметры, передающиеся от измерительного устройства, сконфигурированного с возможностью работы по второму протоколу, из второго протокола в первый протокол;

• после объединения хранящихся данных в пакет данных:

- отправляют пакет данных на сетевой шлюз;

- определяют базовые линии измерительных устройств на основании полученного пакета данных при помощи сетевого шлюза;

- отправляют пакет данных на сервер, сконфигурированный с возможностью работы по первому протоколу, или второму протоколу, отличному от первого протокола, или третьему протоколу, отличному от первого и второго протоколов,

причем перед отправкой пакета данных на сервер, сконфигурированный с возможностью работы по второму протоколу, преобразуют пакет данных из первого протокол во второй протокол, а

перед отправкой пакета данных на сервер, сконфигурированный с возможностью работы по третьему протоколу, преобразуют пакет данных из первого протокол в третий протокол.