Адаптивное устройство для телеизмерений Советский патент 1983 года по МПК G08C19/28 

первым выходом блока памяти, выход первого блока дифференцирования соединен с третьим входом распределителя, 1вторым входом второго блока сравнения и вторым входом второго блока дифференцирования, выход которого соединен с четвертым входом распределителя и вторым входом третьего блока сравнения третьи входь второго и третьего блоков сравнения соединены с выходами соот ветственно второго и третьего блоков уставок, четвертые входы второго и третьего блоков сравнения и третьи вхо 1 05 ды первого и второго блоков дифференцирования соединены с выходом второго блока памяти, второй вход которого соединен с первым выходом блока кодирования, третий вход - с выходом распределителя, выходы первого, второго и третьего блоков сравнения соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами распределителя и первым, вторым и третьим входами блока кодирования, второй выход которого соединен с третьим входом линейного блока.

АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ, содержащее датчики, выходы которых соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом первого блока памяти, выход последн&го соединен с первым входом первого блока сравнения, вторые входы которо-. го соединены с выходами первого блока уставок, датчик временных сигналов, выход которого соединен с первым входом программно-временного блока, с первого по двенадцатый выходы которого соединены со - гветственно с управляющим входом коммутатора, вторым входом аналого-цифрового преобразователя, вторым входом первого блока памяти, входом первого блока уставок, третьим входом первого блока сравнения, первым входом второго блока памяти, входом блока приема данных, входом линейного блока, первым входом блока передачи , первыми входами регистра сдвига, блока записи и блока отображения, выход второго блока памяти соединен с четвертым вхо дом первого блока сравнения, второй вход блока отображения объединен с вторым входом регистра сдвига, третий вход которого соединен с выходом блока записи, выход - с вторым входом блока записи и вторым входом блока передачи данных, выход которого соединен с вторым входом блока приема , вторым входом и первым выходом линейного блока и каналом связи, второй выход линейного блока соединен с третьим входом блока передачи данных, i третий выход - с третьим входом блока приема данных, выход которого соеди л нен с вторым входом программно-вреырнного блока, отличающееся с: тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены распределитель, блок кодирования, блок сра&нения дсодов, блоки дифференцирования, второй и третий блоки сравнения и второй 4 и третий блоки уставок, тринадцатый выО ход программно-временного блока средисл нен с первым входом блока сравнения о кодов, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, вь1ел ход - с вторыми входами регистра сдвига и блока отображения, с четырнадцатого по двадцать первый выходы програглмно-временного блока соединены с первы-ми входами соответственно распределителя, второго блока сравнения, второго блока уставок, третьего блока сравнения, третьего блока уставок, первого и второго блоков дифференцирования, вторые входы распределителя и первого блока дифференцирования соединены с

Изобретение относится к системе сбора, обработки и передачи данных и может быть исполЕзЗовано при создании автоматизированных систем- телеизмере НИИ, требующих сокра щения избыточнооти передаваемых по каналам связи данных, напр1мер, автоматизированнь1Х систем контроля загрязнения окружающей среды, автоматизированных систем контроля технологических параметров и Известны устройства, позволяющие решать задачу сокращения избыточнооти информации, содержащие датчики, коммутатор, аналого-цифровой преобра-. зователь, формирователь приращений, магнитный запоминающий блок, блок анализа сигнала, формирователь кода знака, анализатор знака, сумматор, ключ,элемент ИЛИ,вы содной блок 1.J и .Однако такие устройства при рещении задачи сокращения избыточности автома тически выделяют сигнал об экстремальг ных точках и точках перегиба измеря&мых параметров, но не позволяют получать данные об измерении текущего значения измеряемых параметров при одновременном сокращении избьпгочности информации и не позвол{ ют выдавать уровень таких, изменений за определенный временной иотервал, т.е. не отражают динамики процесса при одновреме ь ном сокращении избыточности. . Наиболее близкими «о технической сущности к предлагаемому является адаптивное устройство для телеизмаре НИИ, содержащее датчики, подключенные к формационным входам коммутатора, управляющий вход которого соединен с одним из двенадцати выходов блока управления, первый вход блока управления соединен с датчиком временных интервалов, остальные выходы блока управления соединены с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя (АЦП), первого блока памяти, блока сравнения, блока уставок, второго блока памятИ, блока приема данных,. линейного блока, блока передачи данных, регистра сдвига, блока записи и блока отображения данных, выход коммутатора подключен к информационному входу АЦП, информационный выход которого соединен с инфо{ мационным входом первого блока памяти, информационный выход первого блока пам5гти подключен к информационному входу второго блока памяти и к одному из информационных входов блока сравнения, информационные входь блоков отображения данных, запис регистра сдвига и сравнения соединены между собой и подключены к информационному выходу второго блока памяти. Все выходы блока уставок соединены с входами, блока сравнения, выход которого подключен к входу второго блока памяти и к входу линейного блока, блок записи, регистр сдвига и блок передачи данных последовательно соединены информационными входами-выходами, а выход блока первг дачи данных подключен к каналу связи, причем информационный выход регистра сдвига соадннен с информационным вхо дом блока записи. К каналу связи подключен также линейный блок и блок приема данных, причем выход блока приема данных соединен с вторым вход блока управления, а два выхода линейного блока подключены соответственно к блокам передачи и приема данных З Недостатком указанного устройства завляется то, что, определяя неинформативные данные, т.е. те, которые претерпели незначительные изменения . или не изменяли своих, значений, за цикл опроса датчиков устройство сокренщает количество данных, передаваемых по каналу связи, , отражая в центре динамику изменения параметров, однако оно не позволяет сократить количество передаваемых по каналу связи данных при одинаковых изменениях скоростей , и ускорений измеряемых параметров. Во многих системах телеизмерений, в частности в автоматизированных системах контроля загрязнения окружающё среды, процессы изменения концентраци вредных ингредиентов, протекающие в атмосфере, при определенных метеоусло виях (например, отсутствие ветра), происходят с-постепенным нарастанием концентрации вредных примесей, т.е. изменение измеряемых параметров происходит с определенной постоянной скоростью или постоянным ускорением. Таким образом, если на центре известны скорость и ускорение изменещ параметра, то целесообразно в центр передавать только те данные, скорость или ускорение которых, за цикл опроса датчиков, претерпели значительные иэ. менения, а те данные, скорость или ускорение которых изменились на величину .. менее чем значение уставок, в центр передаваться не должны. Такой возможностью указанное устройство не обладает. Цель изобретения - сокращение предаваемых по каналу связи данных при одинаковых изменениях скоростей и ускорений измеряемых параметров, т.е. повышение информативности устройства, Поставленная.цель достигается тем, что в адаптивное устройство для телеизмерений, содержащее датчики, выходы которых соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которо-/ но соединен с первым входом первого О54 блока памяти, выход последнего соединен с первым входом первого блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами первого блока уставок, датчик временных сигналов, выход которого соединен с первым входом программно-временного блока, с первого по двенадцатый выходы которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, вторым входом аналогоцифрового преобразователя, вторым входом первого блока памяти, входом первого блока уставок, третьим входом первого блока сравнения, первым входом второго блока памяти, первым входом блока приема данных) первым входом линейного блока, первым входом блока передачи данных, первыми входами регистра сдвига, блока записи и блока отображения, выход второго блока пам5 ти соединен с четвертым входом первого блока сравнения, второй вход блока Отображения объединен с вторым входом регистра сдвига, третий вход которого соединен с выходом блока записи, выход - с втчэрым входом блока записи и вторым входом блока передачи данных, выход которого соединен с вторым входом блока приема данных, вторым входом и первым выходом линейного блока и каналом связи, второй выход линейного блока соединен с третьим входом блока передачи данных, третий выход - с третьим входом блока приема данных, выход которого соединен с вторым входом программно-временного блока, введены распределитель, блок кодирования, блок сравнения кодов, блоки дифференцирования, второй и третий блоки сравнения и второй и третий блоки уставок, тр1шадцатый Ъыход программно-временного блока соединен с первым входом блока сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, выход - с вторыми входами регистра сдвига и блока отображения, с четырнадцатого по двадцать первый выходы программно-временного блока соедине- ны с первыми входами соответственно распределителя, второго блока сравнения, второго блока уставок, третьего блока сравнения, третьего блока уставок, первого и второго блоков дифференцирования вторые входы распределителя и первого блока дифференцирования со&динены с первым выходоь блока памяти, выход первого блока диффере1ширования соединен с третьим входом распределителя, вторым входом второго блока сравнения и вторым входом второго блока дифференцирования, выход которого соеди нен с четвертым входом распределителя и вторым входом третьего блока сравнения третьи входы второго и третьего блоков сравнения соединены с выходами соответственно второго и третьего блоков уставок, четвертые входы второго и третьего блоков сравнения и третьи входы первого и второго блоков дифференцирования соединены с выходом второ блока памяти, второй вход которого со& динен с первым выходом блока кодирования, третий вход - с выходом распределителя, выходы первого, второго и третьего блоков сравнения соединены со ответственно с ПЕГГЫМ, шестым и седь мым входами распределителя и первым, вторым и третьим входами блока кодирования, второй выход которого соединен с третьим входом линейного блока. На фиг. 1 изображена структурная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая его работу. Устройство содержит датчики 1, ком мутатор 2, программно-временной блок датчик 4 временных сигналов, аналогоцифровой преобразователь 5 (АЦП) , первый блок 6 памяти, первый блок 7 дифференцирования, второй блок 8 ди(} ференцирова}шя, распределитель 9, перв блок 10 сравнения, первый блок 11 уставок, второй блок 12 сравнения, втор блок 13 уставок, третий блок 14 сра&нения, третий блок 15 уставок, второй блок 16 памяти, .блок 17 кодирования (маркеров), блок 18 сравнения кодов (маркеров), блок 19 приема данных, линейный блок 2О, блок 21 передачи данных, регистр 22 сдвига, блок 23 записи, блок 24 отображения, канал .25 связи. Устройство работает следующим образом. Данные о величинах измеряемых паpaMeipOB с датчиков 1 в виде сигналов напряжения постоянного тока поступают на выходы коммутатора 2. Коммутатор 2 по программе, задаваемой блоком 3 про изводит временную дискретизацию нёпр& рывных сигналов. Блок 3 синхронизирован датчиком 4 временных сигналов. Последовательность дискретных выборок поступает на информационный вход ЛИП На выходе АЦП 5 каждая выборка пред ставляется в виде двоичного кода. Далее каждая выборка в двоичном коде с информационного выхода А11П 5 поступает на информационный вход первого блока 6 памяти и записывается в его ячейки памяти. Объем памяти первого блока 6 определяется следующим выражением N,p.h, где N - количество бит информации в первом блоке 6 памяти; . р - количество строк (количество измеряемых параметров); П - разрядность строки памяти. После окончания цикла измерения и заполнения блока 6 naMsefW данными об измеряемых параметрах от всех датчиков 1 начинается 1фоцесс обработки данных, который заключается в следующем. Данные одновременно считываются из первого блока 6 памяти и из второго блока 16 памяти и начинается процесс сравнения данных из блока 6 памяти с данными, ранее записанными во второй блок 16 памягги. Информация во втором блоке 16 памяти располагается следующим образом, В каждой строке памяти располагаются данные от одного датчика. Строка содержит три слова (триаду) и маркер. Первое слово триады представляет собой абсолютное значение измеряемого параметра, второе слово - значение пер- . вой щ)оизводной, а третье слово - значение второй производной, вычисленные в точках измерения для каждого параметра. Объем памяти второго блока 16 определяется следующими выражениями «2 -p(ni -n74nj4m}, -количество бит информации во втором блоке 16 памяти; -количество строк (количество измеряемых параметров); -разрядность первого слова триады;/ Пл - разрядность JBTOporo слова триады;П - разрядность третьего слова триады; fn - разрядность маркера. Сравнения данных происходят следующим образом. Процесс сравнения осуществляется последовательно сначала в блоке Ю сравниваются .абсолютные значения измеряемых параметров, затем в блоке 12 сравниваются значения первых производных и. 7 наконец, в блоке 14 - эначевдя вторых производных. Причем данные в блок 1О сравнения поступают в виде текущих значений измеряемых параметров из nef вого блока 6 памяти, а предыдущих значений измеряемой величины - из вто рого блока 16 памяти (первое слово триады )v Данные в блок 12 сравнения поступают в виде текущих значений первых производных в точках измерения net раметров - из первого блока 7 дифф&ренцирования, а предьщущих значений первых производных из второго блока 16 памяти (второе слово триады). Данные в блок 14 сравнения поступают в виде текущих значений вторых произво ных в точках измерения параметров - , из второго блока 8 дифференцирования, предыдущих значений вторых производны из .второго блока 16 памяти (третье ело во триады). В блоке 1О, 12 и 14 сравнения СИ1 нала определяется разница по абсолютной величине между данными, соответсФ вующие одним и тем же датчикам, а затем результат сравнивается со значе нием уставки, соответствующей даяноь у датчику и поступающей из блоков 11,, 13 и 15 соответственно для aбcoлю w ных значений, для первых и вторых производных. Если результат сравнения отличается в ту или другую сторону от величины, задаваемой блоками 11, 13 и 15 уставок, то с выходов блоков 10, 12 и 14 сравнения вьщаются сигнальг, которые поступают на соответствующие входы распределителя 9 и управляют прохождвт нием информации для записи ее во второй блок 16 памяти (фиг.2). При этом сигнал с выхода блока 1О сравнения I разрешает запись абсолютных значений параметров из первого блока 6 памягйй (первое слово триады), сигнал с выхода блока 12 ср нения разрешает запись первых производных процесса из первого блока 7 дифференцирования (второе слрво триады), а сигнал с выхода блока 14 сравнения разрешает запись вторых производных процесса ю второго блока 8 дифференцирования (третье ело- во триады). Кроме того, сигналы с выходов блоков 10,12 и 14 сравнения поступают на входы блока 17, который производит маркировку данных во втором блоке 16 памяти (фиг.2 м). 505 Кодирование маркера осуществляется в зависимости от программы, задаваемой блоком 3 управления и сигналов, поступаю ших в блок 17 с выходов блоков 1О, 12 н 14 сравнения. Значения кодов маркера приведены в таблице. Кроме того, на втором выходе блока 17 формируется сигнал, который поступает на вход линейного блока 2 О, где запоминается как необходимость установления связи после окончания всех циклов сравнения, т.е. окончания сра&нения информации от всех датчиков. Если же результат сравнения не выхо дит за значение уставок, то сигналы на выходах блоков 10, 12 и 14 сравнения отсутствуют, а это значит, что коды из первого блока 6 памяти или из п звого блока 7 дифференцирования, или из второго блока 8 дифференцирования во второй блок 16 п:амяти не записываК)тся, т.е. в данном слове триады во втором блоке 16 памяти сохраняет ся прежнее значение кода для данного датчика, т, е. информация не обновляется, а код маркера соответствуюишм образом отражает эту ситуацию. Аналогичный процесс происходит для всех значений датчиков 1, т. е. р-циклов (фиг.2). После окончания процесса сравнения и при наличии сигнала о необходимости установления связи по вни-. циативе устройства в линейном блоке 20, этот блок осуществляет связь через канал 25 связи с цейтром сбора и обработки информации (ЦСОИ)- и после окончания процесса установления связи с помощью одного из своих выходов, воздействуя на блок 21передачи данных, подключает его к каналу связи. .Одновременно с помощью блока 3 начинается считывание данных из втсрого блока 16 памяти. Информация с выхода второго блока 16 памяти в параллельном коде поступает на вход блока 18, где производится отбор данных, необходимых для перея« чи в ЦСОИ через канал связи. Блок 18 ропускает на свой выход только те данные, маркеры которых, совпадают с , полученными блоком 18 из блока 3, а блок 3, в свою очередь, юлучает управляющие сигналы из ЦСОИ. Таким образом из центра можно управл ь потоками данных, передаваемых даптивным устройством для телеизмервНИИ, являющимся периферийным устройст вом системы тепеизмерений. Информация с выхода блока 18 в парал лельном коде поочередно первое, второе а затем третье слово триады поступает на информационный вход регистра 22 сдвига, а затем сдвигается с помощыр блока, 3 из регистра 22 сдвига последовательным кодом поступает в блок 21 передачи данных, где информация кодируется, модулируется одним из способов модуляции (например, частотноманипулированным способом)I переда-ется в канал 25 связи и далее на ЦСОИ По окончании передачи информации из одной строки данных в ней происходит стирание ранее записанного маркера, После передачи информации из всех строк, содержащих необходимые маркеры заканчивается процесс передачи данных по инициативе устройства, В случае, если связь с ЦСОИ в дан ный момент невозможна, то блок 21 передачи данных к каналу 25 связи не подключается, а с помощью блока 3 данные из регистра 22 сдвига направляются не в блок 21 передачи данных, а в блок 23 записи, и в дальнейшем при восстановлении связи с ЦСОИ информация из блока 23 записи считывается последовательным кодом в регистр 22 сдвига, а затем через блок 21 передачи данных передается в канал 25 связи и далее на ЦСОИ, Всякий раз при поступлении информации из блока 18 она поступает также в блок 24 отображения, где в цифровом виде представляется оператору, . Так:им образом видно, что устройств адаптируясь к изменению измеряемых параметров, а также к изменению первых и вторых производных, передает на ЦСОИ только те данные, которые прете пели изменения- за один цикл измерения а данные, которые изменялись на величину менее своих уставок, на ЦСОИ nep даны не были, т,е, информативность уст ройства повышается. Причем количество данных, передава мых по каналу 25 связи, определяется центром путем задания программы блоку 3, который в свою очередь управляет работой блока 18, Минимальный о&ьем передаваемых в канал 25 связи данных будет следующим, если решения о передаче данных принимаются по изменению вторых пвризводных, что соответствует коду маркера 011, В этом случае на ЦСОИ не передают ся абсолютные значения, которые измен5 ются на величину менее своих уставок абсолютные значения, которые изменялись на величину более своих уставок; значения первых производных, которые изменялись на величину менее своих уставок;, значения первых производных, которые изменялись на величину более своих уставок; значения вторых производных, которые изменялись на величину менее своих уставок. При этом в кан1ал связи передаются только те данныеj у которых значения вторых производных изменялись за цикл измерения на величину более чем значе-j кие своих уставок, В связи с этим на 1 ЦСОИ спустя определенное время будет неизвестно, то ли датчики 1 не меняют своих показаний иэ-за стабильности измеряемых параметров, то ли они не работоспособны. Для устранения этого недостатка в устройстве предусмотрен режим опроса всех датчиков 1 незав№симо от кодов маркера по инициативе сверху, т,е. по инициативе ЦСОИ, Этот режим опроса осуществляется с определенным циклом, длительность которого устанавливает ЭВМ, вход5 щая в состав ЦСОИ, В этом режиме от ЦСОИ на устройство передаются команды и управляющие сигналы (nporpaivH ма работ) для блока 3. Процесс осуществляется следующим образом, ЦСОИ посылает по каналу 25 связи сигналы, которые воспринимаются динейным блоком 20, После осущест&пения связи, линейный блок 20. подключает блок 19 приема данных к каналу 2 5 гвязи. Блок 19 приема данных принимает из канала 25 связи команды и управляю цие сигналы, которые в блоке 19 приема данных демодулируются, декодируются и с выхода блока 19 поступают на второй вход блока 3, в котором запоминают ся и в дальнейшем служат для управления алгоритмом всего устройства. После окончания npjieMa информации из канала 25 связи Ъ память блока 3 последний подает сигнал на линейный блок 20, который отключает от канала25 связи блок 19 приема даннь1х и подклю,,чает к каналу 25 связи.блок 21 передачи данных. По сигналу из блока 3 начша&гся считывание данных из второго блока 16 памяти и через блок 18 данные поступают в регистр 22 сдвига и далее через блок i передачи данных в ка- нал 25 связи. Причем в этом случае из второго блока 16 памяти считывав ся информация по всем датчикам независимо от кодов маркера, при этом в строках, содержащих воды маркера, требующие передачи данных, происхо- , дит стирание последних. Таким образом, ка описания предла гаемого устройства видно, что в нем происходят следующие операции: наксяь ление данных от датчиков 1 в первом блоке 6 памяти; считывание накопленных в блоке 6 памяти данных, вычио ление первых и вторых производных и сравнение этих данных с данными, ранее записанными во втором блоке 16 памяти, а также маркирование с помощью маркеров данных, необходимых для передачи в центр; передача в центр данных, в было зафиксировано изменение измеряемого параметра, или изменение первой производной, или изменение второй производной на величину, превьь шающую значения соответствующих уотавок, в зависимости от програкшы на центра, в случае установления связи по инициативе устройства; прием из центра информации для задешия программы рабо ты блоку 3; передача всех данных по всем датчикам 1 независимо от результа та сравнения, т.е. независимо от кодов маркеров, в случае установления связи по инициативе центра. Технико-экономический эффект от применения предлагаемогб изобретения заключается в сокращении объема информации, передаваемой по каналу связи, т,е, повышении информативности устройства и в целом всей автоматизированной системы телеизмерений, в состав которой адаптивное устройство для телеизмерений входит в качестве периферийной станции. Передача данных может осуществлять ся как по инициативе устройства, так и по-инициативе центра, причем центр имеет возможность изменять управляющую ррограмму, по которой работает Периферийная станция в зависимости от результат тов обработки информации в центре, что позволяет наиболее рационально и эффективно использовать канал св51зи и устройство. Применение адаптивного устройства для телеизмерений , в качестве периферий ной станции автоматизированной системы контроля загрязнения окружающей среды позволяет не только эффективно испольасшать каналы связи и само устройство, но значительно повысить информативность всей автоматизированной системы контрол загрязнения окружающей среды,

Фг/г.