Способ и устройство удаленного контроля и управления объектами

Изобретение относится к области регулирующих и управляющих систем общего назначения, а именно к способам управления параметрами окружающей среды объектов. Предложен способ удаленного контроля и управления температурой на объекте, характеризующийся тем, что задают контролируемые параметры и их отклонения, осуществляют непрерывный мониторинг за контролируемыми параметрами, анализируют полученные данные мониторинга и осуществляют управление системой контроля. Причем в качестве контролируемых параметров в помещении задают и запоминают значения температуры Тзад и допустимый порог отклонения температуры от заданного значения ΔТ. Для момента времени ti измеряют температуру Ti, сравнивают изменение температуры Ti в анализируемый период времени Δt=tn-ti со значениями Тзад±ΔТ. Анализируют данные сравнения со статистическими данными, прогнозируют дальнейшее изменение температуры и при неблагоприятных условиях в случае вероятного приближения температуры Ti к пороговым границам Тзад±ΔТ с удаленного сервера подают управляющий сигнал и изменяют положения исполнительных механизмов таким образом, чтобы текущее значение температуры Ti увеличилось или уменьшилось, не выходя за пороговые границы Тзад±ΔТ, после чего запоминают измеренные данные, данные сравнения и прогноза. Техническим результатом изобретения является повышение динамичности системы управления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области регулирующих и управляющих систем общего назначения, а именно к способам устройствам управления параметрами окружающей среды объектов [G05B 11/01, G05B 15/02, G05B 19/00].

Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ БЫТОВЫМИ ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ [CN204515369 (U), опубл.: 29.07.2019], содержащее модуль управления MCU, модуль датчика, модуль Bluetooth 4.0, модуль изучения и контроля инфракрасных лучей, модуль 1 Zigbee, модуль 2 Zigbee, модуль доступа к Ethernet, облачное программное обеспечение и приложение для мобильных телефонов. Модуль управления MUC соединен с модулем управления, модулем 1 Zigbee с модулем датчика, 4.0 модулями Bluetooth, ИК-каналом соответственно, беспроводным соединением модуля Zigbee 1 и модуля 2 Zigbee, а модуль 2 Zigbee связан с облачным ПО через Ethernet-модуль, мобильный телефона через интернет соединен с облачным ПО.

Недостатком аналога является низкая надежность, обусловленная низкой помеховой устойчивостью устройства.

Известна ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ОБЛАЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ [CN107102563 (А), опубл.: 29.08.2017], включающая в себя облачный сервер, модуль мониторинга домашней среды, модуль управления бытовыми электроприборами и интеллектуальный терминал. Модуль мониторинга домашней обстановки, модуль управления бытовыми электроприборами и интеллектуальный терминал соединены с облачным сервером; модуль мониторинга домашней среды выполнен с возможностью осуществлять мониторинг домашней среды через беспроводную сенсорную сеть, собирать информацию о домашней среде и отправлять информацию о домашней среде на облачный сервер; облачный сервер настроен на обработку информации о домашней среде, отправление команд по управлению в модуль управления бытовым электрическим прибором; интеллектуальный терминал получает доступ к облачному серверу, для получения информации о домашней среде и отправке запросов управления на облачный сервер. Интеллектуальная система управления энергосбережением бытовых электроприборов, основанная на облачных вычислениях, может получать информацию о домашней среде в режиме реального времени, выполнять обработку анализа домашней информации на основе технологии облачных вычислений и осуществлять интеллектуальный контроль или дистанционное управление работой приборами.

Недостатком аналога является низкая надежность, обусловленная особенностью прямого подключения модулей мониторинга домашней среды и управления бытовыми устройствами к платформе облачных вычислений, затрудняющее контроль и управление домашней средой при отсутствии или невозможности организации связи с облачным сервером.

Указанный способ управления бытовыми приборами также реализуется и в СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ БЫТОВЫМИ УСТРОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ [CN107168083 (А), опубл.: 15.09.2017], являющейся прототипом заявленному техническому решению, включающая в себя платформу облачных вычислений, модуль мониторинга домашней среды, модуль управления бытовыми устройствами и интеллектуальный терминал, модуль мониторинга домашней среды, модуль управления бытовыми устройствами и интеллектуальный терминал соединены с платформой облачных вычислений, при этом модуль мониторинга домашней среды сконфигурирован для мониторинга домашней среды через беспроводную сеть, сбора данных домашней среды и отправки данных на платформу облачных вычислений, платформа облачных вычислений используется для обработки данных домашней среды, определения того, соответствуют ли данные домашней среды заданному пороговому условию, и когда определенные данные домашней среды не удовлетворяют предварительно установленному условию параметра среды, для отправки команды управления в модуль управления бытовыми устройствами для управления работой соответствующего бытового устройства; интеллектуальный терминал выполнен с возможность доступа к платформе облачных вычислений для получения данных о домашней среде и отправке запроса управления на платформу облачных вычислений, а платформа облачных вычислений отправляет соответствующую команду управления в модуль управления бытового устройства в соответствии с запросом управления.

Основной технической проблемой прототипа низкая энергоэффективность, обусловленная низкими динамичностью и инерционностью системы при резком изменении внешних влияющих факторов.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение динамичности системы управления температурой на объекте.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ удаленного контроля и управления температурой на объекте, характеризующийся тем, что задают контролируемые параметры и их отклонения, осуществляют непрерывный мониторинг за контролируемыми параметрами, анализируют полученные данные мониторинга и осуществляют управление исходя из анализа, отличающийся тем, что в качестве контролируемых параметров в помещении задают и запоминают значения температуры Тзад и допустимый порог отклонения температуры от заданного значения ΔΤ, для момента времени ti измеряют температуру Ti, сравнивают изменение температуры Ti в анализируемый период времени Δt=tn-ti со значениями Тзад±ΔТ, анализируют данные сравнения со статистическими данными, прогнозируют дальнейшее изменение температуры и при неблагоприятных условиях в случае вероятного приближения температуры Ti к пороговым границам Тзад±ΔТ с удаленного сервера подают управляющий сигнал и изменяют положения исполнительных механизмов таким образом, чтобы текущее значение температуры Ti увеличилось или уменьшилось не выходя за пороговые границы Тзад±ΔТ, после чего запоминают измеренные данные, данные сравнения и прогноза.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство удаленного контроля и управления температурой на объекте, содержащее модуль мониторинга, модуль управления и интерфейсный модуль, отличающийся тем, что модуль мониторинга содержит, как минимум, один датчик температуры, соединенный через блок обмена данными с блоком сбора данных, модуль управления выполнен в виде, как минимум, одного исполнительного механизма, соединенного с помощью реле с блоком обмена данными, блоком управления и блоком сбора данных, блок сбора данных и блок управления подключены к блоку анализа и блоку хранения информации.

В частности, датчик температуры выполнен в виде цифрового датчика температуры.

В частности, блоки анализа, управления и хранения данных выполнены в виде облачного сервера.

В частности, блоки обмена данными выполнены с возможностью обмена данными по каналу радио связи.

В частности, блоки обмена данными выполнены с возможностью обмена данными по каналу проводной связи.

В частности, блоки обмена данными выполнены с возможностью обмена данными по волоконно-оптической линии связи.

В частности, блок сбора данных выполнен на базе ПЭВМ.

В частности, интерфейсный модуль выполнен в виде ПЭВМ.

В частности, интерфейсный модуль выполнен в виде мобильного устройства.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства удаленного контроля и управления температурой на объекте.

На фиг. 2 показан схематический график, поясняющий реализацию способа удаленного контроля и управления температурой на объекте.

На фигуре обозначено: 1 - блок сбора данных, 2 - блок анализа данных, 3 - блок управления, 4 - блок хранения информации, 5 - блоки обмена данными, 6 - первичный датчик, 7 - реле, 8 - исполнительные механизмы, 9 - интерфейсный модуль.

Осуществление полезной модели.

Устройство удаленного контроля и управления температурой на объекте состоит из соединенных между собой блоков сбора данных 1, анализа данных 2, управления 3 и хранения информации 4. К портам ввода-вывода блока сбора данных 1 подключен блок обмена данными 5, к которому подключен, как минимум, один первичный датчик 6, выполненный в виде цифрового датчика температуры.

К выходу блоку управления 3 подключен блок обмена данными 5, к которому подключено, как минимум, одно реле 7. К управляющим контактам реле 7 подключен исполнительный механизм 8, например, диммер, клапан, привод, симисторная оптопара и т.д.

К модулю хранения информации 4 по технологии беспроводной передачи данных подключен интерфейсный модуль 10, выполненный, например, в виде настольного компьютера, ноутбука, планшета, смартфона и т.д.

Способ удаленного контроля и управления температурой на объекте используют следующим образом.

Первоначально непосредственно в блоке анализа данных 2 или с помощью интерфейсного модуля 9 через блок хранения информации 4 задают значение температуры Тзад, необходимое для поддержания на объекте и допустимый порог отклонения температуры от заданного значения ΔΤ. Первичными датчиками 6, смонтированными на контролируемом объекте, в момент времени ti измеряют температуру Ti и через блок обмена данными 5 передают измеренные значения температуры Ti в блок сбора данных 1. Блок анализа данных 2 запрашивает текущую информацию о значениях Ti из блока сбора данных 1 и сравнивает величину Ti со значениями Тзад±ΔТ. Далее блок анализа данных 2 запрашивает статистические данные из блока хранения информации 4 об аналогичном или приближенном к текущему изменению значений температуры Ti. Анализируют в блоке анализа данных 2 полученные с помощью первичных датчиков 6 информацию о температуре Ti и статистические данные и выстраивают прогноз дальнейшего изменения температуры Τn в период Δt=tn-ti. В случае прогнозируемого приближения температуры Τn к пороговым границам Тзад±ΔТ с блока анализа данных 2 подают управляющий сигнал на блок управления 3 и через блок обмена данными 5 и реле 7 на исполнительный механизм 8, выполненное, например, в виде устройства изменения мощности электрической частью системы отопления (диммер) или симисторную оптопару, обеспечивающую отключение (включение) системы отопления или вентиляции и кондиционирования, или клапан (привод) циркуляционного насоса системы отопления, или привода окон (дверей) и изменяют положения исполнительных механизмов 8 таким образом, чтобы текущее значение температуры Τ увеличилось или уменьшилось не выходя за пороговые границы Тзад±ΔТ, после чего измеренные данные, данные сравнения и прогноза записывают в блоке хранения информации 4.

Для контроля за работой устройства и состояния объекта пользователь подключает интерфейсный модуль 9, например, ноутбук, планшет, смартфон, к блоку хранения информации 4, просматривает измеряемые первичными датчиками 6 параметры Τ и сведения о положении исполнительных механизмов 8, а также статистику работы устройства удаленного контроля и управления объектами и, при необходимости, задает новые значения Тзад и ΔΤ.

Технический результат - повышение динамичности системы управления температурой на объекте достигается за счет возможности осуществления контроля за значениями температуры Ti в момент времени ti, сравнении измеренных значений Ti с заданной температурой Тзад с учетом допустимого порога отклонения ΔΤ, сравнении ряда измеренных значений Ti в период времени Δt=tn-ti со статистическими данными, дальнейшем прогнозировании изменения температуры Τ и заблаговременном изменении исполнительных механизмов 8, подключенных к системе управления и обеспечивающих температурный режим объекта с целью поддержания температуры Τ в пределах Тзад±ΔТ.

1. Способ удаленного контроля и управления температурой на объекте, характеризующийся тем, что задают контролируемые параметры и их отклонения, осуществляют непрерывный мониторинг за контролируемыми параметрами, анализируют полученные данные мониторинга и осуществляют управление исходя из анализа, отличающийся тем, что в качестве контролируемых параметров в помещении задают и запоминают значения температуры Тзад и допустимый порог отклонения температуры от заданного значения ΔТ, для момента времени ti измеряют температуру Ti, сравнивают изменение температуры Ti в анализируемый период времени Δt=tn-ti со значениями Тзад±ΔТ, анализируют данные сравнения со статистическими данными, прогнозируют дальнейшее изменение температуры и при неблагоприятных условиях в случае вероятного приближения температуры Ti к пороговым границам Тзад±ΔТ с удаленного сервера подают управляющий сигнал и изменяют положения исполнительных механизмов таким образом, чтобы текущее значение температуры Ti увеличилось или уменьшилось, не выходя за пороговые границы Тзад±ΔТ, после чего запоминают измеренные данные, данные сравнения и прогноза.

2. Устройство удаленного контроля и управления температурой на объекте, реализующее способ по п. 1, содержащее модуль мониторинга, модуль управления и интерфейсный модуль, отличающееся тем, что модуль мониторинга содержит, как минимум, один датчик температуры, соединенный через блок обмена данными с блоком сбора данных, модуль управления выполнен в виде, как минимум, одного исполнительного механизма, соединенного с помощью реле с блоком обмена данными, блоком управления и блоком сбора данных, блок сбора данных и блок управления подключены к блоку анализа и блоку хранения информации.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик температуры выполнен в виде цифрового датчика температуры.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блоки анализа, управления и хранения данных выполнены в виде облачного сервера.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блоки обмена данными выполнены с возможностью обмена данными по каналу радио связи.

6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блоки обмена данными выполнены с возможностью обмена данными по каналу проводной связи.

7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блоки обмена данными выполнены с возможностью обмена данными по волоконно-оптической линии связи.

8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок сбора данных выполнен на базе ПЭВМ.

9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что интерфейсный модуль выполнен в виде ПЭВМ.

10. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что интерфейсный модуль выполнен в виде мобильного устройства.