RU214104U1 - Intelligent device for information accumulation and processing - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к интеллектуальным устройствам накопления и обработки информации (ИУНО). Техническим результатом является обеспечение возможности работы ИУНО с максимально широкой номенклатурой блоков детектирования (БД). Для этого предложено ИУНО, содержащее размещенные в корпусе узел получения и преобразования импульсных потоков от подключаемых БД в значение физической величины, выработки сигналов по каждому подключенному БД, хранения данных и связи с внешними устройствами (УППХС), узел сопряжения с БД, узел диагностики подключаемых БД и узлов, входящих в ИУНО, узел ввода/вывода информации, узел электропитания. УППХС 1 снабжен микроконтроллером, энергонезависимым запоминающим модулем, включающим оперативное запоминающее устройство и постоянное запоминающее устройство, УППХС снабжен также программно управляемыми интерфейсными модулями, узел электропитания снабжен микроконтроллером, программно управляемыми преобразователем переменного/постоянного тока и блоком бесперебойного питания, при этом в ИУНО организована информационная шина с обеспечением связи узлов. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

The utility model relates to intelligent information storage and processing devices (IUNO). The technical result is to ensure the ability of the IUNO to work with the widest possible range of detection units (DU). For this purpose, IUNO is proposed, which contains a unit for receiving and converting pulse flows from connected DUs into the value of a physical quantity, generating signals for each connected DU, storing data and communicating with external devices (UPPHS), a unit for interface with the DB, a unit for diagnosing connected DB and nodes included in the IUNO, information input / output node, power supply node. UPPHS 1 is equipped with a microcontroller, a non-volatile memory module, including random access memory and a permanent memory device, UPPHS is also equipped with program-controlled interface modules, the power supply unit is equipped with a microcontroller, program-controlled AC / DC converter and uninterruptible power supply, while an information bus is organized in IUNO with the provision of communication nodes. 8 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области ядерного приборостроения, а именно к устройствам накопления и обработки информации, применяемым в составе систем и приборных комплексов радиационного контроля на объектах с ядерными энергетическими установками, а также на других радиационно-опасных объектах, связанных с получением, переработкой и использованием радиоактивных материалов.The utility model relates to the field of nuclear instrument engineering, namely to information storage and processing devices used as part of radiation monitoring systems and instrument complexes at facilities with nuclear power plants, as well as at other radiation hazardous facilities associated with the production, processing and use of radioactive materials.

Известно устройство накопления и обработки информации Digitizer 751 (каталог продукции фирмы «CAEN», https://www.caen.it/subfamilies/751-digitizer-family/), содержащее модуль управления, узел сопряжения с блоками детектирования (далее-БД), узел электропитания, узел диагностики. Недостатками известного устройства является отсутствие средств индикации и отображения измерительной информации, отсутствие энергонезависимой памяти для сохранения измерительной информации и средств самодиагностики узлов самого устройства и подключаемых к нему периферийных устройств. Известное устройство предназначено для эксплуатации в условиях помещений с регулируемыми климатическими условиями и стабилизированным напряжением электропитания.A device for accumulating and processing information Digitizer 751 (product catalog of CAEN, https://www.caen.it/subfamilies/751-digitizer-family/) is known, containing a control module, an interface node with detection units (hereinafter referred to as DB) , power supply unit, diagnostic unit. The disadvantages of the known device is the lack of means for indicating and displaying measurement information, the lack of non-volatile memory for storing measurement information and means for self-diagnosis of the nodes of the device itself and peripheral devices connected to it. The known device is intended for operation in premises with controlled climatic conditions and stabilized power supply voltage.

Известно устройство накопления и обработки информации УНО-17Р1 (свидетельство утверждения описания типа средства измерения RU, Е.38.050.А №50995, Приложение стр. 3 https://all-pribors.ru/docs/53723-13.pdf), содержащее модуль управления на базе программируемых микроконтроллеров (8 разрядные процессоры), узел сопряжения с БД, узел электропитания, узел диагностики, узел отображения информации, аварийный сигнализатор. Недостатками известного устройства является его совместимость с ограниченной, жестко определенной номенклатурой БД, отсутствие контроля электропитания, энергонезависимой памяти и средств самодиагностики узлов устройства.A device for accumulating and processing information UNO-17R1 is known (certificate of approval for the description of the type of measuring instrument RU, E.38.050.A No. 50995, Appendix p. 3 https://all-pribors.ru/docs/53723-13.pdf), containing a control module based on programmable microcontrollers (8-bit processors), a database interface unit, a power supply unit, a diagnostic unit, an information display unit, an emergency signaling device. The disadvantages of the known device is its compatibility with a limited, rigidly defined nomenclature of the database, the lack of power supply control, non-volatile memory and self-diagnostics of the device nodes.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство накопления и обработки информации УНО-201Е ФГУП «ПСЗ» по Каталогу оборудования для радиационного контроля, Русское издание, 2010 г., стр. 4-2, 4-3, https://pszsep.ru/en/p/id3003/#.YiR6E3pBw3F, содержащее размещенные в корпусе узел получения и преобразования импульсных потоков от подключаемых БД в значение физической величины, выработки сигналов по каждому подключенному БД, хранения данных и связи с внешними устройствами, узел сопряжения с БД, узел диагностики подключаемых БД и узлов, входящих в устройство, узел ввода/вывода информации, средства индикации, узел электропитания. Недостатком известного устройства является возможность его применения для узко ограниченной, жестко определенной номенклатуры БД, сложность эксплуатации, обусловленная наличием в его составе дополнительных блоков питания, вырабатывающих фиксированные номиналы низковольтного напряжения питания БД, а также отсутствие встроенных средств управления электропитанием подключенных БД, отсутствие в составе УНО энергонезависимого постоянного запоминающего устройства. Известное устройство не допускает подключение БД и внешних устройств с использованием интерфейсов USB и Ethernet. Недостатком также является невозможность длительной/постоянной защиты от изменений (провалов, выбросов и кратковременных прерываний) напряжения питания, с одновременной автоматической подстройкой для продолжения функционирования в режиме работы с измененными значениями напряжения питания.The closest to the claimed utility model is the device for accumulating and processing information UNO-201E FSUE "PSZ" according to the Catalog of equipment for radiation monitoring, Russian edition, 2010, pp. 4-2, 4-3, https://pszsep.ru /en/p/id3003/#.YiR6E3pBw3F, which contains a node for receiving and converting impulse flows from connected DBs into the value of a physical quantity, generating signals for each connected DB, storing data and communicating with external devices, a node for interface with the DB, a node diagnostics of connected databases and nodes included in the device, information input/output node, indication means, power supply node. The disadvantage of the known device is the possibility of its use for a narrowly limited, rigidly defined range of DU, the complexity of operation due to the presence in its composition of additional power supplies that generate fixed ratings of the low-voltage supply voltage of the DU, as well as the lack of built-in power management tools for the connected DU, the absence in the composition of the UNO non-volatile read-only memory. The known device does not allow connection of the database and external devices using USB and Ethernet interfaces. The disadvantage is also the impossibility of long-term / permanent protection against changes (dips, surges and short-term interruptions) of the supply voltage, with simultaneous automatic adjustment to continue functioning in the operating mode with changed supply voltage values.

Задачей, решаемой при создании полезной модели, является создание интеллектуального устройства накопления и обработки информации, обеспечивающего возможность автоматического подключения БД за счет всторенных средств управления электропитанием и электронных ключей для коммутации выходов БД, и наличия базы данных характеристиками БД и каналов обмена информацией с интерфейсами RS-485, USB и Ethernet для связи с внешними устройствами.The task to be solved when creating a utility model is to create an intelligent device for the accumulation and processing of information that provides the ability to automatically connect the database due to the built-in power management tools and electronic switches for switching the outputs of the database, and the presence of a database with the characteristics of the database and information exchange channels with RS-interfaces. 485, USB and Ethernet for communication with external devices.

Техническим результатом от применения предложенной полезной модели является возможность работы ИУНО со всей номенклатурой БД, представленных на рынке, без дополнительной адаптации под конкретный БД, и широкой номенклатурой компьютеризированных технических средств, оснащенных каналами обмена информацией с интерфейсами RS-485, USB и Ethernet, что в целом представляется расширением арсенала технических средств в области устройств обработки и накопления информации.The technical result from the application of the proposed utility model is the ability of the IUNO to work with the entire range of databases on the market, without additional adaptation to a specific database, and a wide range of computerized hardware equipped with information exchange channels with RS-485, USB and Ethernet interfaces, which in In general, it seems to be an expansion of the arsenal of technical means in the field of devices for processing and storing information.

Технический результат достигается тем, что интеллектуальное устройство накопления и обработки информации (ИУНО) содержит содержащее размещенные в корпусе узел получения и преобразования импульсных потоков от подключаемых блоков детектирования (БД) в значение физической величины, выработки сигналов по каждому подключенному БД, хранения данных и связи с внешними устройствами (УППХС), узел сопряжения с БД, узел диагностики подключаемых БД и узлов, входящих в ИУНО, узел ввода/вывода информации, средства индикации, узел электропитания. УППХС снабжен микроконтроллером, электрически связанным с энергонезависимым запоминающим модулем, включающим оперативное запоминающее устройство для хранения значений измеряемой физической величины, поступающих от БД, и результатов диагностики БД и узлов ИУНО, и постоянное запоминающее устройство с обеспечением постоянного хранения предустановленной базы данных с характеристиками БД. Также вышеупомянутый микроконтроллер электрически связан с входящими в состав УППХС программно управляемыми интерфейсными модулями, по меньшей мере, по одному RS-485, USB, Ethernet с использованием проводной линии связи и Ethernet с использованием оптической линии связи для связи с внешними устройствами. Узел электропитания снабжен микроконтроллером, связанным с программно управляемыми преобразователем переменного/постоянного тока и блоком бесперебойного питания, при этом в ИУНО организована информационная шина с обеспечением связи всех узлов ИУНО между собой двусторонними электрическими дуплексными связями.The technical result is achieved by the fact that an intelligent information storage and processing device (IUNO) contains a node for receiving and converting pulse flows from connected detection units (DU) into the value of a physical quantity, located in the housing, generating signals for each connected DU, storing data and communicating with external devices (UPKhS), a database interface unit, a diagnostic unit for connected databases and units included in the IUNO, an information input/output unit, indicating means, a power supply unit. The UPPHS is equipped with a microcontroller electrically connected to a non-volatile storage module, including a random access memory for storing the values of the measured physical quantity coming from the DB and the results of diagnosing the DB and the IUNO nodes, and a permanent storage device for permanent storage of a pre-installed database with the characteristics of the DB. Also, the aforementioned microcontroller is electrically connected to the software-controlled interface modules included in the UPPHS, at least one RS-485, USB, Ethernet using a wired communication line and Ethernet using an optical communication line for communication with external devices. The power supply unit is equipped with a microcontroller connected to a program-controlled AC/DC converter and an uninterruptible power supply unit, while an information bus is organized in the IUNO to ensure communication of all the IUNO nodes with each other by two-way electrical duplex connections.

УППХС снабжен интеллектуальными электронными ключами для передачи сигналов от выходов подключенных БД к входам таймеров-счетчиков микроконтроллера и многоканальным модулем обмена данными по RS-485.UPPHS is equipped with intelligent electronic keys for transmitting signals from the outputs of the connected DU to the inputs of the timer-counters of the microcontroller and a multichannel data exchange module via RS-485.

Узел электропитания снабжен стабилизатором напряжения с программируемыми делителями напряжения и мультиплексорами для подачи необходимого напряжения к соответствующим контактам соединителей для подключаемых БД и узлов ИУНО узла сопряжения с БД.The power supply unit is equipped with a voltage stabilizer with programmable voltage dividers and multiplexers for supplying the required voltage to the corresponding contacts of the connectors for the connected DU and the IUNO units of the DU interface unit.

Узел сопряжения с БД содержит микроконтроллер, связанный с программно управляемыми электронными ключами для коммутации между входами сигналов от БД и узлами ИУНО.The DB interface node contains a microcontroller connected to program-controlled electronic switches for switching between the signal inputs from the DB and the IUNO nodes.

Предустановленная база данных характеристик БД включает данные о типе и измерительных характеристиках БД, назначении входных и выходных информационных линий и линий управления БД, значениях напряжения питания БД, протоколах обмена, значениях параметров контроля работоспособности БД, а также значениях установленных пороговых уровней измеряемой БД физической величины.The preinstalled database of DU characteristics includes data on the DU type and measuring characteristics, the purpose of the input and output information lines and the DU control lines, the values of the DU supply voltage, exchange protocols, the values of the DU performance monitoring parameters, as well as the values of the established threshold levels of the measured DU of a physical quantity.

Информационная шина выполнена в виде печатной кросс-платы с установленными на ней соединителями и проложенными между соединителями печатными проводниками, при этом узлы ИУНО в виде отдельных электрических плат с разъемами размещают в соединителях.The information bus is made in the form of a printed cross-board with connectors installed on it and printed conductors laid between the connectors, while the IUNO nodes in the form of separate electrical boards with connectors are placed in the connectors.

Узел ввода/вывода информации снабжен сенсорной панелью, выполненной с возможностью отображения данных, а также ввода данных (команд) для конфигурирования параметров подключенных узлов ИУНО и БД.The information input/output node is provided with a touch panel capable of displaying data and also inputting data (commands) for configuring the parameters of the connected IUNO and DB nodes.

Входы сигналов от БД узла сопряжения с блоками детектирования выполнены в виде клеммных соединителей, а входы для подсоединения внешних устройств выполнены в виде электрических разъемов.The signal inputs from the DB of the interface unit with the detection units are made in the form of terminal connectors, and the inputs for connecting external devices are made in the form of electrical connectors.

В корпусе ИУНО выполнен отдельный отсек, в котором размещены клеммные соединители и электрические разъемы.A separate compartment is made in the IUNO case, in which terminal connectors and electrical connectors are located.

Полезная модель поясняется схемой.The utility model is illustrated by a diagram.

На фигуре изображена структурная схема ИУНО.The figure shows the block diagram of IUNO.

Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.The utility model can be implemented as follows.

Узел получения и преобразования импульсных потоков от подключаемых БД в значение физической величины, выработки сигналов по каждому подключенному БД, хранения данных и связи с внешними устройствами 1 (далее УППХС 1) представляет собой аппаратно-программное средство, выполняющее в ИУНО роль центрального процессора. УППХС 1 включает микроконтроллер с установленным ПО (например, STM32F407ZG фирмы «STMicroelectronics»), электрически связанный с энергонезависимым запоминающим модулем, включающий постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающим устройством (ОЗУ), а также с программно управляемыми посредством микроконтроллера модулями интерфейсными (МИ) для реализации каналов связи с интерфейсами RS-485, USB, Ethernet (проводной) и Ethernet (оптический), по меньшей мере, по одному модулю каждого типа. В состав УППХС 1 входят управляемые по сигналам микроконтроллера электрически связанные с ним интеллектуальные электронные ключи, сигнальные светодиоды, многоканальный модуль обмена данными. ПЗУ служит для введения и постоянного хранения прикладного программного обеспечения и базы данных (табличное хранение специфицированных сигналов подключаемых БД). Загружаемая база данных содержит характеристики БД в соответствии с номенклатурой имеющихся на рынке БД на настоящий момент, и включают данные о типе и измерительных характеристиках БД, назначении входных и выходных информационных линий и линий управления БД, значениях напряжения питания БД, протоколах обмена, значениях параметров контроля работоспособности БД, а также значениях установленных пороговых уровней измеряемой БД физической величины. В качестве запоминающего устройства применена, например, микросхема M25p80 «Micron». ОЗУ используется для размещения исполняемых (работающих, действующих) в реальном времени программных модулей и массивов информационных данных. Эту функцию успешно выполняет, например, ОЗУ встроенное в состав вышеупомянутого микроконтроллера STM32F407ZG. Программно управляемые посредством микроконтроллера модули интерфейсные (МИ) для реализации каналов связи с интерфейсами RS-485, USB, Ethernet (проводной) и Ethernet (оптический) обеспечивают связи с внешними устройствами. Каждый МИ выполнен как программно-аппаратное средство, включающее в себя микросхемы, обеспечивающие электрические и временные характеристики соответствующих интерфейсов (например, микросхема ADM2584 фирмы «Analog Devices» - для RS-485, встроенный порт микроконтроллера STM32F407ZG фирмы «STMicroelectronics» совместно с модулем защиты 82401 фирмы «Wurth Elektronik» - для USB, микросхема LAN9250 фирмы «Microchip» совместно с трансивером DP83869HM фирмы «Texas Instruments» - для Ethernet (проводной) и микросхема LAN9250 фирмы «Microchip» совместно с трансивером Fiber Transceiver фирмы «Texas Instruments» и модулем защиты HSP053-4M5 фирмы «Microchip» - для Ethernet (оптический)). Формирование информационных пакетов данных в соответствии с установленными протоколами обмена осуществляется микроконтроллером, входящим в состав УППХС 1. Управляемые по сигналам микроконтроллера электронные ключи (например, К293ЛП8Т АДБК.431160.781ТУ) обеспечивают передачу сигналов от аналоговых выходов БД к входам таймеров-счетчиков микроконтроллера и многоканального (до 8 каналов) модуля обмена данными по RS-485 (например, использован сервер последовательных устройств серии NPort фирмы «МОХА»). Светодиоды зеленого и красного цвета свечения обеспечивают индикацию работоспособности (светодиод зеленого цвета свечения) или наличия неисправности/отклонений от номинальных значений, контролируемых в процессе диагностики параметров узлов ИУНО (светодиод красного цвета свечения).The node for receiving and converting impulse flows from connected DBs into the value of a physical quantity, generating signals for each connected DB, storing data and communicating with external devices 1 (hereinafter referred to as UPPHS 1) is a hardware and software tool that performs the role of a central processor in IUNO. UPPHS 1 includes a microcontroller with installed software (for example, STM32F407ZG from STMicroelectronics), electrically connected to a non-volatile storage module, including read-only memory (ROM) and random access memory (RAM), as well as interface modules (MI) program-controlled by the microcontroller ) to implement communication channels with interfaces RS-485, USB, Ethernet (wired) and Ethernet (optical), at least one module of each type. The UPPHS 1 includes intelligent electronic switches electrically connected to the microcontroller, signal LEDs, and a multichannel data exchange module controlled by the signals of the microcontroller. The ROM serves for the introduction and permanent storage of the application software and the database (table storage of the specified signals of the connected database). The downloadable database contains the characteristics of the database in accordance with the range of databases available on the market at the moment, and includes data on the type and measuring characteristics of the database, the purpose of the input and output information lines and the control lines of the database, the values of the voltage supply of the database, exchange protocols, values of control parameters the performance of the database, as well as the values of the established threshold levels of the physical quantity measured by the database. As a storage device, for example, the M25p80 "Micron" chip is used. RAM is used to accommodate real-time executable (working, operating) program modules and information data arrays. This function is successfully performed, for example, by the RAM built into the aforementioned STM32F407ZG microcontroller. Programmatically controlled by means of a microcontroller, interface modules (MI) for implementing communication channels with RS-485, USB, Ethernet (wired) and Ethernet (optical) interfaces provide communications with external devices. Each MI is designed as a software and hardware tool that includes microcircuits that provide electrical and timing characteristics of the corresponding interfaces (for example, the ADM2584 microcircuit from Analog Devices for RS-485, the built-in port of the STM32F407ZG microcontroller from STMicroelectronics together with the 82401 protection module Wurth Elektronik - for USB, Microchip LAN9250 chip together with Texas Instruments DP83869HM transceiver - for Ethernet (wired) and Microchip LAN9250 chip together with Texas Instruments Fiber Transceiver transceiver and protection module HSP053-4M5 from Microchip - for Ethernet (optical)). The formation of information data packets in accordance with the established exchange protocols is carried out by the microcontroller, which is part of the UPPHS 1. Electronic keys controlled by the signals of the microcontroller (for example, K293LP8T ADBK.431160.781TU) ensure the transmission of signals from the analog outputs of the database to the inputs of the timer-counters of the microcontroller and multichannel ( up to 8 channels) RS-485 data exchange module (for example, the NPort serial device server from MOHA was used). Green and red LEDs provide an indication of operability (green LED) or the presence of a malfunction / deviations from the nominal values monitored during the diagnostics of the parameters of the IUNO units (red LED).

Узел сопряжения с блоками детектирования 2 (далее - УСБД 2) включает в себя микроконтроллер (например, микросхема STM32F407ZG фирмы «STMicroelectronics») с управляющим ПО, электрически связанный с управляемыми двунаправленными электронными ключами (например, микросхема СР74НС4067 фирмы «Texas Instruments»). Микроконтроллер узла УСБД 2 по командам от УППХС 1 вырабатывает управляющие сигналы для электронных ключей и таким образом осуществляет коммутацию между БД и ИУНО. Для согласования электрических характеристик цепей коммутации БД и ИУНО применяются операционные усилители (например, микросхемы МСР6001Т фирмы «Microchip») и аналого-цифровые преобразователи (например, микросхемы AD7768-1 фирмы «Analog Devices»).The interface unit with detection units 2 (hereinafter referred to as USBD 2) includes a microcontroller (for example, an STM32F407ZG chip from STMicroelectronics) with control software, electrically connected to controlled bidirectional electronic keys (for example, a CP74HC4067 chip from Texas Instruments). The microcontroller of the node USBD 2 on commands from UPPHS 1 generates control signals for electronic keys and thus carries out switching between the DB and IUNO. Operational amplifiers (for example, MCP6001T microchips from Microchip) and analog-to-digital converters (for example, AD7768-1 microcircuits from Analog Devices) are used to match the electrical characteristics of the switching circuits of the DU and IUNO.

Узел электропитания 3 (далее - УЭП 3) выполнен как аппаратно-программное средство, снабженное микроконтроллером (например, STM32F407ZG фирмы «STMicroelectronics»), связанным с преобразователем напряжения (например, модуль DPM8624-485 фирмы «JUNTEK»), обеспечивающим выработку напряжения постоянного тока от сети переменного тока напряжением 220 В и коммутирующим устройством, к которому подсоединен блок бесперебойного питания 6 (далее - БПП 6) с аккумуляторной батареей для подачи рабочего напряжения при отключении сети 220 В. Кроме того, УЭП 3 содержит стабилизатор напряжения 48 В (например, интегральные модули серии LowDrop фирмы «STMicroelectronics»), программируемые делители напряжения (ПДН), на выходе которых вырабатываются напряжения, по значению определяемые как результат от деления напряжения 48 В на значение определенного кода, вырабатываемого микроконтроллером, и считываемого из ПЗУ УППХС 1. Также в состав УЭП входят управляемые микроконтроллером мультиплексоры (например, микросхемы ADM2587 фирмы «Analog Devices»). Микроконтроллер вырабатывает управляющий код, который поступает на входы входящего в состав УЭП 3 преобразователя напряжения и определяет набор напряжений питания БД и узлов ИУНО.The power supply unit 3 (hereinafter referred to as UEP 3) is made as a hardware and software tool equipped with a microcontroller (for example, STM32F407ZG from STMicroelectronics) connected to a voltage converter (for example, DPM8624-485 module from JUNTEK), which provides DC voltage generation from a 220 V AC network and a switching device to which an uninterruptible power supply unit 6 (hereinafter referred to as BPP 6) is connected with a battery to supply operating voltage when the 220 V network is turned off. In addition, UEP 3 contains a 48 V voltage regulator (for example, integrated modules of the LowDrop series by STMicroelectronics), programmable voltage dividers (PDN), at the output of which voltages are generated, determined by value as a result of dividing the voltage of 48 V by the value of a certain code generated by the microcontroller and read from the ROM UPPHS 1. Also in UEC includes microcontroller-controlled multiplexers (for example, microcircuits ADM2587 connectors from Analog Devices). The microcontroller generates a control code that is fed to the inputs of the voltage converter included in the UEP 3 and determines the set of supply voltages for the DU and the IUNO nodes.

При изменении параметров электропитания, подаваемого на вход ИУНО, УЭП 3 осуществляет автоматическую корректировку напряжения питания узлов ИУНО и подключенных БД и переход на автономную работу от аккумуляторной батареи с использованием БПП 6 и элементов электронных схем УЭП, реализующих стандартные алгоритмы (например, BMS).When changing the parameters of the power supply supplied to the IUNO input, the UEP 3 automatically adjusts the supply voltage of the IUNO nodes and the connected DU and switches to autonomous operation from the battery using the BPP 6 and UEP electronic circuit elements that implement standard algorithms (for example, BMS).

УЭП 3 содержит электронные элементы (варисторы, конденсаторы, дроссели и пр.), обеспечивающие защиту цепей электропитания и сигнальных линий связи от перегрузок по напряжению и электромагнитных помех.UEP 3 contains electronic elements (varistors, capacitors, chokes, etc.) that protect power supply circuits and signal communication lines from voltage overloads and electromagnetic interference.

Узел диагностики 4 (далее - УДГ 4), обеспечивающий проверку работоспособности подключенных БД и узлов ИУНО, выполнен как аппаратно-программное средство, включающее микроконтроллер (например, STM32F407ZG фирмы «STMicroelectronics»), ОЗУ (например, ОЗУ встроенное в состав микроконтроллера) для хранения результатов проверки работоспособности БД и узлов ИУНО, управляемые двунаправленные электронные ключи (например, К293ЛП8Т АДБК.431160.781 ТУ) для коммутации линий напряжения питания БД и узлов ИУНО, сигналов управления, выходных аналоговых сигналов и сигналов интерфейса RS-485, используемого для подключения различных типов БД.Diagnostic unit 4 (hereinafter referred to as UDG 4), which checks the operability of the connected databases and IUNO units, is made as a hardware and software tool that includes a microcontroller (for example, STM32F407ZG from STMicroelectronics), RAM (for example, RAM built into the microcontroller) for storage the results of checking the operability of the database and units of the IUNO, controlled bidirectional electronic switches (for example, K293LP8T ADBK.431160.781 TU) for switching the supply voltage lines of the OBD and the units of the IUNO, control signals, output analog signals and signals of the RS-485 interface used to connect various types of OBD .

Для осуществления обмена информацией ИУНО с БД по каналам RS-485 в состав УДГ 4 входит многоканальный модуль обмена по RS-485 (например, сервер последовательных устройств серии NPort фирмы «МОХА»)For the exchange of information between the IUNO and the DB via RS-485 channels, the UDG 4 includes a multi-channel exchange module via RS-485 (for example, a server of serial devices of the NPort series by MOHA)

Узел ввода/вывода информации 5 (далее - УВВИ 5) может содержать, например, жидкокристаллический дисплей и клавиатуру. Для достижения современного исполнения оптимально применение сенсорной панели отображения и ввода данных (например, модуль Mikromedia 4М17"Сар фирмы «Mikroe») со встроенным микроконтроллером. Сенсорная панель служит для ввода оператором с экрана данных для настройки режимов работы ИУНО, в том числе состава подключаемых к ИУНО БД, а также отображения в разных формах измерительных данных от БД, сообщений о работоспособности БД, сообщений о режимах работы БД и служебных сообщений. Встроенный микроконтроллер предназначен для получения информации от сенсорной панели и передачи этой информации в УППХС 1 по внутренним шинам UART/SPI, а также для получения команд от УППХС 1 и вывода на экран сенсорной панели информации в установленных командами форматах.Node input/output information 5 (hereinafter - UVVI 5) may contain, for example, a liquid crystal display and a keyboard. To achieve modern performance, it is optimal to use a touch panel for displaying and entering data (for example, the Mikromedia 4M17 "Cap module from Mikroe") with a built-in microcontroller. IUNO DB, as well as displaying in various forms of measurement data from the DB, messages about the operability of the DB, messages about the operating modes of the DB and service messages.The built-in microcontroller is designed to receive information from the touch panel and transfer this information to the UPPHS 1 via the internal UART/SPI buses , as well as to receive commands from UPPHS 1 and display information on the screen of the touch panel in the formats established by the commands.

Информационная шина ИУНО организована как узел соединителей 7 (далее - УС 7) на базе кросс-платы, представляющей собой печатную плату с установленными на ней электрическими соединителями (разъемами) и проложенными между соединителями печатными проводниками. Узлы ИУНО в виде отдельных электрических плат с разъемами размещают в соединителях кросс-платы, при этом все узлы ИУНО связаны между собой двусторонними электрическими дуплексными связями.The IUNO information bus is organized as a node of connectors 7 (hereinafter - US 7) based on a cross-board, which is a printed circuit board with electrical connectors (sockets) installed on it and printed conductors laid between the connectors. The IUNO nodes in the form of separate electrical boards with connectors are placed in the cross-board connectors, while all the IUNO nodes are interconnected by two-way electrical duplex connections.

УППХС 1 посредством программного обеспечения осуществляет прием данных от УВВИ 5 и команд управления от внешних устройств, выполняет обработку поступающей информации с БД, передачу обработанной информации на УВВИ 5. УППХС 1 осуществляет резервное копирование и хранение результатов измерений, сформированных подключенными БД, хранение предустановленной информации, результатов диагностики, полученных от УДГ 4, формирование команд управления узлами ИУНО и подключенными БД. УППХС 1 осуществляет прием команд от внешних устройств и передачу запрашиваемой внешними устройствами информации, принимает данные о технических характеристиках БД, подключаемых к ИУНО, а также сохраняет измерительную информацию от БД, результаты диагностики БД и узлов ИУНО, служебную информацию о режимах работы ИУНО и вырабатывает управляющие команды на:UPPHS 1, through software, receives data from UVVI 5 and control commands from external devices, processes incoming information from the database, transfers the processed information to UVVI 5. UPPHS 1 backs up and stores the measurement results generated by the connected DB, stores preset information, diagnostic results received from UDG 4, generation of control commands for IUNO nodes and connected databases. UPPHS 1 receives commands from external devices and transmits information requested by external devices, receives data on the technical characteristics of the DB connected to the IUNO, and also saves measurement information from the DB, the results of diagnostics of the DB and IUNO nodes, service information about the modes of operation of the IUNO and generates control commands for:

УСБД 2 для указания выбора расположения контактов, подключенного БД;USBD 2 to indicate the choice of the location of contacts connected to the DB;

УЭП 3 для формирования номиналов электропитания, необходимых для функционирования подключенных БД;UEP 3 to form the power supply ratings required for the functioning of the connected database;

УДГ 4 для выполнения проверки работоспособности БД и узлов ИУНО;UDG 4 to perform a health check of the database and IUNO nodes;

УВВИ 5 для обеспечения размещения данных на экране сенсорной панели и считывания команд, введенных с использованием сенсорной панели.UVVI 5 to ensure the placement of data on the touch panel screen and reading commands entered using the touch panel.

Таким образом, посредством УС 7 организуется внутренняя магистраль обмена данными.Thus, by means of US 7 an internal data exchange highway is organized.

В УСБД 2 для подключения БД используются клеммные соединители, что обеспечивает возможность подключения цепей в произвольной конфигурации, а для подключения внешних устройств - электрические разъемы.In USBD 2, terminal connectors are used to connect the BD, which makes it possible to connect circuits in an arbitrary configuration, and electrical connectors are used to connect external devices.

В корпусе ИУНО выполнен отдельный отсек, в котором размещены клеммные соединители и электрические разъемы. Обеспечено обособленное расположение соединителей УСБД 2 и удобный легкий доступ к ним.A separate compartment is made in the IUNO case, in which terminal connectors and electrical connectors are located. Separate location of USBD 2 connectors and convenient easy access to them are provided.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Перед включением ИУНО необходимо подсоединить к разъемным соединителям (клеммам) ИУНО с помощью кабелей БД.Before switching on, the IUNO must be connected to the detachable connectors (terminals) of the IUNO using DB cables.

Электропитание узлов ИУНО обеспечивается УЭП 3 и БПП 6.The power supply of the IUNO nodes is provided by UEP 3 and BPP 6.

При включении ИУНО УППХС 1 вырабатывает команду для УДГ 4 на проведение процедуры проверки работоспособности узлов ИУНО.When you turn on the IUNO, the UPPHS 1 generates a command for the UDG 4 to conduct a procedure for checking the operability of the IUNO nodes.

В случае обнаружения неисправности в одном из узлов ИУНО на экран УВВИ 5 выводится соответствующее сообщение и включается индикаторный светодиод красного цвета свечения.If a fault is detected in one of the units of the IUNO, a corresponding message is displayed on the screen of the UVVI 5 and the indicator LED of the red glow is turned on.

В случае получения положительного результата диагностики узлов ИУНО включается индикаторный светодиод зеленого цвета свечения и на экране сенсорной панели УВВИ 5 отображается сформированное сообщение-запрос к оператору об определении состава подключенных к ИУНО блоков детектирования. В соответствие с выведенным на экран меню оператор имеет возможность:If a positive result is obtained from the diagnostics of the units of the IUNO, the green indicator LED turns on and the generated message-request to the operator about determining the composition of the detection units connected to the IUNO is displayed on the screen of the touch panel of the UVVI 5. In accordance with the menu displayed on the screen, the operator has the ability to:

1) выбрать из предложенных вариант обмена данными с внешними устройствами: по каналу связи с интерфейсом Ethernet (оптический или проводной), по каналу связи с интерфейсом USB или по каналу связи с интерфейсом RS-485;1) choose from the proposed options for data exchange with external devices: via a communication channel with an Ethernet interface (optical or wired), via a communication channel with a USB interface, or via a communication channel with an RS-485 interface;

2) подтвердить имеющийся ранее сформированный состав БД, хранящийся в памяти УППХС 1.2) confirm the existing previously formed composition of the database stored in the memory of UPPHS 1.

3) начать процедуру формирования состава подключаемых БД;3) start the procedure for forming the composition of the connected database;

В первом случае УППХС 1, получив от оператора вариант канала связи с внешними устройствами, формирует и направляет команду для микроконтроллеров из состава узлов ИУНО, в которой определен соответствующий выбранному варианту МИ, посредством которого будет реализовываться обмен данными с внешними устройствами.In the first case, UPPHS 1, having received from the operator a variant of the communication channel with external devices, generates and sends a command for microcontrollers from the composition of the IUNO nodes, in which the MI corresponding to the selected variant is determined, through which data exchange with external devices will be implemented.

Во втором случае УППХС 1 вырабатывает команду для микроконтроллеров из состава узлов ИУНО на передачу хранящейся в памяти УППХС 1 информации о подключенных БД. Используя полученную информацию, УППХС 1 формирует и направляет необходимые команды на УЭП 3 для установки требуемых номиналов напряжения питания БД и на УСБД 2 для формирования соответствующих коммутационных соединений для каждого БД. Далее, УППХС 1 вырабатывает команду для УДГ 4 на проведение процедуры диагностики (проверки работоспособности) БД. Каждая процедура диагностики БД подтверждается соответствующим сообщением на экране сенсорной панели в УВВИ 5.In the second case, UPPHS 1 generates a command for microcontrollers from the IUNO nodes to transfer information stored in the memory of UPPHS 1 about the connected databases. Using the information received, UPPHS 1 generates and sends the necessary commands to the UEP 3 to set the required power supply voltage ratings of the DU and to the USBD 2 to form the appropriate switching connections for each DU. Next, UPPHS 1 generates a command for UDG 4 to conduct a diagnostic procedure (operability check) of the database. Each OBD diagnostic procedure is confirmed by a corresponding message on the touch panel screen in UVVI 5.

В третьем случае оператор, используя предлагаемый на экране сенсорной панели УВВИ 5 список БД, определяет состав подключенных БД. Список БД формирует УППХС 1, используя информацию о БД, которая хранится в его памяти.In the third case, the operator, using the list of databases offered on the screen of the UVVI 5 touch panel, determines the composition of the connected databases. The DB list is formed by the UPPHS 1 using information about the DB that is stored in its memory.

Для каждого БД УППХС 1 формирует и направляет необходимые команды на УЭП 3 для установки требуемых номиналов напряжения питания БД и на УСБД 2 для формирования соответствующих коммутационных соединений. Далее, УППХС 1 вырабатывает команду для УДГ 4 на проведение процедуры диагностики (проверки работоспособности) БД. Каждая процедура проверки работоспособности БД подтверждается соответствующим сообщением на экране сенсорной панели УВВИ 5.For each DU, UPPHS 1 generates and sends the necessary commands to UEP 3 to set the required nominal voltage of the DU supply voltage and to USBD 2 to form the corresponding switching connections. Next, UPPHS 1 generates a command for UDG 4 to conduct a diagnostic procedure (operability check) of the database. Each procedure for checking the operability of the database is confirmed by a corresponding message on the screen of the UVVI 5 touch panel.

При отрицательном результате проверки работоспособности БД УППХС 1 формирует на экране сенсорной панели УВВИ 5 сообщение-запрос оператору о возможности выбрать из списка другой тип БД или подсоединении работоспособного БД. После чего, повторяются процедуры коммутации БД и проверки его работоспособности.If the result of the DB operability check is negative, the UPPHS 1 generates a request message to the operator on the screen of the touch panel UVVI 5 about the possibility to select another type of DB from the list or to connect a working DB. After that, the procedures for switching the database and checking its performance are repeated.

При выборе типа БД из списка на экране сенсорной панели УВВИ 5 оператору доступен расширенный режим конфигурирования, при котором отдельно и независимо от значений других параметров могут быть установлены: тип и измерительные характеристики БД, назначение входных и выходных информационных линий и линий управления БД, значения напряжения питания БД, протоколы обмена данными с БД, значения параметров контроля работоспособности БД, а также значения установленных пороговых уровней измеряемой БД физической величины.When selecting the type of DU from the list on the screen of the UVVI 5 touch panel, the operator has access to an extended configuration mode, in which, separately and independently of the values of other parameters, the following can be set: DB power supply, protocols for data exchange with the DB, values of the DB health monitoring parameters, as well as the values of the established threshold levels of the physical quantity measured by the DB.

При положительном результате проверки работоспособности всех подключенных БД УППХС 1 переходит в режим сбора и обработки измерительной информации, поступающей с БД. Для этого УППХС 1 формирует и направляет в микроконтроллеры узлов ИУНО команды, в которых для каждого из подсоединенных БД определены условия получения и обработки информации.With a positive result of the health check of all connected databases, the UPPHS 1 switches to the mode of collecting and processing measurement information coming from the database. To do this, UPPHS 1 generates and sends commands to the microcontrollers of the IUNO nodes, in which the conditions for receiving and processing information are determined for each of the connected databases.

Если БД вырабатывает статистически распределенные импульсные сигналы, то в команде, формируемой УППХС 1, указывается время начальной экспозиции измерения, условия изменения времени экспозиции (так называемый (N, Т) - режим) и значения пороговых величин измеряемого физического параметра (при необходимости).If the database generates statistically distributed pulse signals, then the command generated by UPPS 1 indicates the time of the initial exposure of the measurement, the conditions for changing the exposure time (the so-called (N, T) - mode) and the threshold values of the measured physical parameter (if necessary).

Если измерительная информация, поступающая от БД, передается по каналу связи с интерфейсом RS-485, то в команде, вырабатываемой УППХС 1, указывается значение интервала времени, через который необходимо направить в БД команду-запрос измерительной информации. Код команды-запроса включается в состав командной информации для узлов ИУНО.If the measurement information coming from the DB is transmitted via a communication channel with the RS-485 interface, then the command generated by the UPPHS 1 indicates the value of the time interval after which it is necessary to send the measurement information request command to the DB. The command-request code is included in the command information for the IUNO nodes.

Команды от УППХС 1 принимаются микроконтроллерами узлов ИУНО. Полученная от БД информация записывается микроконтроллером УППХС 1 в оперативную память. Для измерительных данных каждого БД в оперативной памяти УППХС 1 определен свой массив данных. По команде-запросу от УППХС 1 микроконтроллеры узлов ИУНО передают в УППХС 1 массивы измерительной информации от БД, результаты диагностики БД и узлов ИУНО, служебную информацию о режимах работы ИУНО, используя внутреннюю магистраль обмена данными.Commands from UPPHS 1 are received by microcontrollers of IUNO nodes. The information received from the database is recorded by the UPPHS 1 microcontroller into the RAM. For the measurement data of each database in the RAM UPPHS 1 defined its own array of data. Upon command-request from UPPHS 1, the microcontrollers of the IUNO nodes transmit to the UPPHS 1 arrays of measurement information from the database, the results of diagnostics of the database and the IUNO nodes, service information about the operating modes of the IUNO using the internal data exchange highway.

Полученные данные УППХС 1 передает внешним устройствам с использованием интерфейсов RS-485, USB, Ethernet (проводной), Ethernet (оптический). Данные передаются по команде-запросу от внешних устройств.The obtained data UPPHS 1 transmits to external devices using interfaces RS-485, USB, Ethernet (wired), Ethernet (optical). Data is transmitted by command-request from external devices.

Изменения (провалы, выбросы, прерывания) напряжения питания и электромагнитные помехи любой длительности не влияют на функционирование ИУНО, бесперебойное функционирование которого обеспечивается за счет автоматической подстройки электрических параметров в УЭП 3 и БПП 6, и не приводят к выходу из строя цепей питания и сигнальных линий связи. Продолжительность автономной работы ИУНО определяется емкостью аккумуляторной батареи в БПП 6.Changes (dips, surges, interruptions) of the supply voltage and electromagnetic interference of any duration do not affect the functioning of the IUNO, the uninterrupted operation of which is ensured by automatic adjustment of electrical parameters in UEP 3 and BPP 6, and do not lead to failure of power circuits and signal lines connections. The duration of autonomous operation of the IUNO is determined by the capacity of the battery in BPP 6.

Таким образом, применение предложенной полезной модели обеспечит интеллектуализацию устройства накопления и обработки информации и даст возможность использования устройства с широкой номенклатурой БД, представленных на рынке, в том числе зарубежного производства. Повысится удобство эксплуатации и существенно упростится за счет его интеллектуальных качеств, что выразится в частности в автоматическом определении подключенного БД, автоматическом выборе питания подключенных БД за счет встроенных средств управления электропитанием. Энергонезависимая память обеспечит постоянное хранение предустановленного служебного программного обеспечения, необходимой базы данных и массива измерительной информации. Обеспечена универсальность подключения БД и внешних устройств с использованием различных интерфейсов. В ИУНО обеспечена длительная/постоянная защита от изменений (провалов, выбросов и кратковременных прерываний) напряжения питания, с одновременной автоматической подстройкой для продолжения функционирования устройства.Thus, the application of the proposed utility model will ensure the intellectualization of the device for storing and processing information and will make it possible to use a device with a wide range of databases on the market, including foreign ones. The ease of use will increase and will be significantly simplified due to its intellectual qualities, which will be expressed, in particular, in the automatic detection of the connected database, automatic selection of power supply for the connected databases due to the built-in power management tools. Non-volatile memory will provide permanent storage of pre-installed service software, the necessary database and an array of measurement information. The universality of connecting the database and external devices using various interfaces is provided. IUNO provides long-term/permanent protection against changes (dips, surges and short-term interruptions) of the supply voltage, with simultaneous automatic adjustment to continue the operation of the device.

Claims (9)

1. Интеллектуальное устройство накопления и обработки информации (ИУНО), содержащее размещенные в корпусе узел получения и преобразования импульсных потоков от подключаемых блоков детектирования (БД) в значение физической величины, выработки сигналов по каждому подключенному БД, хранения данных и связи с внешними устройствами (УППХС), узел сопряжения с БД, узел диагностики подключаемых БД и узлов, входящих в ИУНО, узел ввода/вывода информации, средства индикации, узел электропитания, отличающееся тем, что УППХС снабжен микроконтроллером, электрически связанным с энергонезависимым запоминающим модулем, включающим оперативное запоминающее устройство для хранения значений измеряемой физической величины, поступающих от БД, и результатов диагностики БД и узлов ИУНО, и постоянное запоминающее устройство с обеспечением постоянного хранения предустановленной базы данных с характеристиками БД, упомянутый микроконтроллер также электрически связан с входящими в состав УППХС программно управляемыми интерфейсными модулями, по меньшей мере, по одному RS-485, USB, Ethernet с использованием проводной линии связи и Ethernet с использованием оптической линии связи для связи с внешними устройствами, а узел электропитания снабжен микроконтроллером, связанным с программно управляемыми преобразователем переменного/постоянного тока и блоком бесперебойного питания, при этом в ИУНО организована информационная шина с обеспечением связи всех узлов ИУНО между собой двусторонними электрическими дуплексными связями.1. An intelligent information storage and processing device (IUNO), containing a unit for receiving and converting pulse flows from connected detection units (DU) into the value of a physical quantity, generating signals for each connected DU, storing data and communicating with external devices (UPPHS) located in the housing ), a database interface node, a diagnostic node for connected databases and nodes included in the IUNO, an information input / output node, indicating means, a power supply node, characterized in that the UPPHS is equipped with a microcontroller electrically connected to a non-volatile storage module, including a random access memory for storing the values of the measured physical quantity coming from the DB, and the results of diagnostics of the DB and the units of the IUNO, and a permanent storage device with the provision of permanent storage of a pre-installed database with the characteristics of the DB, the said microcontroller is also electrically connected to the program-controlled and interface modules, at least one RS-485, USB, Ethernet using a wired communication line and Ethernet using an optical communication line for communication with external devices, and the power supply node is equipped with a microcontroller connected to a software-controlled AC / DC converter and an uninterruptible power supply unit, while the information bus is organized in the IUNO with the provision of communication of all the IUNO nodes with each other by two-way electrical duplex connections. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что УППХС снабжен интеллектуальными электронными ключами для передачи сигналов от выходов подключенных БД к входам таймеров-счетчиков микроконтроллера и многоканальным модулем обмена данными по RS-485.2. The device according to claim 1, characterized in that the UPPHS is equipped with intelligent electronic keys for transmitting signals from the outputs of the connected DU to the inputs of the timer-counters of the microcontroller and a multichannel data exchange module via RS-485. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел электропитания снабжен стабилизатором напряжения с программируемыми делителями напряжения и мультиплексорами для подачи необходимого напряжения к соответствующим контактам соединителей для подключаемых БД и узлов ИУНО узла сопряжения с БД.3. The device according to claim 1, characterized in that the power supply unit is equipped with a voltage stabilizer with programmable voltage dividers and multiplexers for supplying the necessary voltage to the corresponding contacts of the connectors for the connected DU and the IUNO nodes of the DU interface unit. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел сопряжения с БД содержит микроконтроллер, связанный с программно управляемыми электронными ключами для коммутации между входами сигналов от БД и узлами ИУНО.4. The device according to claim 1, characterized in that the DB interface node contains a microcontroller associated with program-controlled electronic keys for switching between the signal inputs from the DB and the UENO nodes. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что предустановленная база данных характеристик БД включает данные о типе и измерительных характеристиках БД, назначении входных и выходных информационных линий и линий управления БД, значениях напряжения питания БД, протоколах обмена, значениях параметров контроля работоспособности БД, а также значениях установленных пороговых уровней измеряемой БД физической величины.5. The device according to claim 1, characterized in that the pre-installed database of DU characteristics includes data on the type and measurement characteristics of the DU, the purpose of the input and output information lines and the DU control lines, the values of the DU supply voltage, exchange protocols, and the values of the parameters for monitoring the operability of the DU , as well as the values of the established threshold levels of the physical quantity measured by the database. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что информационная шина выполнена в виде печатной кросс-платы с установленными на ней соединителями и проложенными между соединителями печатными проводниками, при этом узлы ИУНО в виде отдельных электрических плат с разъемами размещают в соединителях.6. The device according to claim 1, characterized in that the information bus is made in the form of a printed cross-board with connectors installed on it and printed conductors laid between the connectors, while the IUNO nodes in the form of separate electrical boards with connectors are placed in the connectors. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел ввода/вывода информации снабжен сенсорной панелью, выполненной с возможностью отображения данных, а также ввода данных (команд) для конфигурирования параметров подключенных узлов ИУНО и БД.7. The device according to claim 1, characterized in that the information input/output node is equipped with a touch panel capable of displaying data, as well as entering data (commands) for configuring the parameters of the connected IUNO and DB nodes. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входы сигналов от БД узла сопряжения с блоками детектирования выполнены в виде клеммных соединителей, а входы для подсоединения внешних устройств выполнены в виде электрических разъемов.8. The device according to claim 1, characterized in that the signal inputs from the DB of the interface unit with the detection units are made in the form of terminal connectors, and the inputs for connecting external devices are made in the form of electrical connectors. 9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что в корпусе ИУНО выполнен отдельный отсек, в котором размещены клеммные соединители и электрические разъемы.9. The device according to claim 8, characterized in that the IUNO housing has a separate compartment in which terminal connectors and electrical connectors are located.

Images