Využití moderních technologií pro monitoring ve

Článk y a publikace
Využití moderních technologií pro monitoring
ve vodním hospodářství
Souhrn
Tento článek se zabývá možnostmi využití
dálkové
datové
komunikace,
možnostmi
zpracování a presentace dat na internetu pro
monitoring ve vodním hospodářství. V článku
Dálkový přenos dat je technicky možné
Propojení
provést
zejména v technologických areálech jako
několika
způsoby.
Nejčastějšími
způsoby jsou:
jsou
dat na internetu jsou dokumentovány na
reálném
příkladě
srážkoměrné
stanice
provozované v on-line režimu.
kde
relativně
krátká
připojení pomocí radiové sítě,
►
připojení pomocí kabelu,
►
připojení pomocí modemu a pevné
stalo v poslední době velmi populárním
telefonní sítě,
způsobem
připojení pomocí modemu a sítě GSM.
přenos je možné uskutečnit pomocí pevné
faktorem pro kabelová vedení.
Využití telefonních sítí pro přenosy dat se
►
Radiové
sítě
jsou
pro
datové
přenosy
používány již relativně dlouhou dobu, častým
příkladem
Úvod
ČOV,
uplatnění
►
presentaci dat. Možnosti přenosů dat pomocí
sítě GSM a možnosti presentace měřených
např.
nachází
vzdálenost měrných míst není limitujícím
jsou diskutována jednotlivá technická řešení,
která mohou být použita pro přenos a
kabelem
je
použití
pro
dispečinky
vodovodních a kanalizačních sítí. Použití této
datové
komunikace.
Datový
telefonní sítě nebo sítě GSM. Využití sítě
GSM
přineslo
skutečnou
„revoluci“
v technologii datových přenosů a to jak
z hlediska možnosti nasazení v terénu, tak i v
možnostech vlastního přenosu dat.
době
technologie je výhodné pro vodárenské
nevyhnul ani oblasti vodního hospodářství.
společnosti operující na relativně rozsáhlém
Z hlediska technického řešení mohou být
Měření na kanalizačním systému se stává již
území nebo provozující sítě ve velkých
použity dva základní koncepty komunikace
běžnou
a
městech. Radiová síť má relativně vysoké
mezi přístrojem a centrálním počítačem:
posudků kanalizačních systémů. Z hlediska
náklady na její vybudování, udržování a
►
měřených veličin se jedná o měření srážek -
provozování.
že
centrálního
příčiny zatížení kanalizačního systému a
v případě kritických situací (povodně apod.)
intervalech
jejich odezvy – průtoků a hladin. Vlastní
zůstává díky své jednoúčelovosti v provozu.
Rozvoj
technologií
součástí
se
v poslední
provozu
kanalizace
Naopak
výhodou
je,
měřící přístroj sám posílá data do
počítače
v
pravidelných
SW aplikace na centrálním počítači se
realizace měření představuje celou řadu
připojuje k jednotlivým přístrojům v terénu a
činností, které počínají výběrem měrného
žádá od nich data.
profilu a končí sběrem, zpracováním a
presentací měřených dat. Měření se realizuje
Jedním z hlavních rozhodovacích kritérií při
na trvalých měrných profilech nebo na
volbě
profilech dočasných. Se stoupajícím počtem
napájení. První z možností je výhodná pro
měření - měrných profilů stoupají také nároky
přístroje napájené z akumulátoru, v přístroji je
na obsluhu přístrojů, sběr, zpracování a
ve stanovenou dobu aktivován modem a ten
presentaci dat. Právě sběr a presentace dat
pošle data do centrálního počítače, poté je
zaznamenaly
modem vypnut. Tento postup šetří kapacitu
v poslední
době
významný
konceptu
komunikace
akumulátorů
technologický posun vpřed.
je
přístroje,
způsob
omezením
použitelnosti pro určité aplikace může být
Datová komunikace
skutečnost, že přístroj a je k dispozici on-line
Datovou komunikací rozumíme přenesení
jen po omezenou dobu a data jsou k dispozici
archivovaných hodnot z paměti přístroje do
zpětně
počítače.
požadavku na aktuální data při extrémních
Použitím
dálkové
datové
k poslednímu
událostech
získáváme možnost přenést archivovaná
hlášení, kdy u většiny přístrojů lze „probudit“
data bez nutnosti fyzické návštěvy přístroje.
modem na základě nastavených kritérií a
Systémy pro dálkový přenos a zpracování dat
poté odeslat data.
v literatuře
označovány
také
jako
využít
např.
V případě
komunikace (resp. dálkového přenosu dat)
jsou
lze
přenosu.
varovných
Druhý ze způsobů je plně řízen z centrálního
SCADA systémy (Supervisory Control And
Data Acquisition).
počítače,
ten
stanicemi.
Stanice
komunikuje
s jednotlivými
musí být
trvale
„na
Většina současných výrobců měřící techniky
příjmu“, nebo je nutná časová synchronizace
dnes již běžně nabízí ke svým přístrojům
mezi datovou komunikací a „probouzením“
možnost dálkové datové komunikace. Na
přístroje.
rozdíl od dřívějších dob je tato nabídka
rozšířena
i
na
přístroje
napájené
Možnosti GSM
z
akumulátoru. To umožňuje použít dálkové
Sítě GSM/GPRS využívají k přenosu dat
přenosy i
není připojení na
služeb veřejně dostupných operátorů na
elektrickou síť, což mohou být např. dočasné
rozdíl od radiových sítí, kde se většinou
nebo těžko přístupné měrné profily.
struktura musí budovat a udržovat. Pokrytí
tam, kde
signálem
Dálkový přenos dat má následující výhody:
Pokrytí území signálem GSM zajišťují
►
pravidelná kontrola dat,
►
včasná identifikace problémů a výpadků
měřících senzorů,
►
možnost alarmových hlášení.
pozemní základnové stanice BTS (Base
Transceiver Station). Na obrázku jsou
telekomunikační věže Boskovice a
Šemíkovice
GSM
je
v České
Republice
poměrně vysoké, proto lze tento přenos bez
problémů použít ve většině lokalit.
Datové přenosy v sítích GSM/GPRS lze
uskutečnit dvěma způsoby. První způsobem
je technologie propojovaných okruhů CSD
Článk y a publikace
(Circuit Switched Data). Ta využívá
stejný
princip přenosu jako pro přenos hlasu a je mu
tedy vyhrazeno pevné přenosové pásmo s
definovanými vlastnostmi. Tomu odpovídá i
způsob
účtování
za
takové
přenosy
v
minutových sazbách stejně jako při běžném
hovoru.
Cenu
za
přenos
dat
neurčuje
množství přenesených dat, ale pouze doba k
Možnosti internetu
Dostupnost internetu s sebou přinesla i
technologický
posun
v
presentaci
a
přístupnosti měřených dat. Internet se tak v
kombinaci s dálkovým přenosem dat stává
velmi efektivním nástrojem, který s výhodou
využívají jak měřičské týmy, provozovatelé
vodovodů a kanalizací, ale i široká veřejnost.
přenosu potřebná. Ve většině případů není
možné z jednoho přístroje uskutečnit několik
Zapojením internetu do technlogické linky
datových přenosů současně. To může být
vznikají nové možnosti. Mezi hlavní patří
nevýhodné na straně centrálního počítače.
zejména široká dostupnost
z jakéhokoli
počítače připojeného do sítě internet a použití
Pro přenosy menších objemů dat se jeví jako
výhodnější
technologie,
založená
na
běžných SW (tedy odpadá nutnost instalace
Prototyp připravovaného portálu firmy ADS.
specializovaných SW na lokálním počítači).
paketovém principu. Tou je v současné době
hlavně technologie GPRS (General Packet
Radio Service). Ta dokáže lépe využít
prostředky
mobilní
sítě,
data
přenášet
efektivněji a většími rychlostmi.
Rychlost
přenosu
zde
ale
není
pevně
definovaná a závisí jak na konfiguraci mobilní
sítě a přístroje, tak na momentálním zatížení
celé
sítě.
Paketový
princip
komunikace
umožňuje rozesílání a příjem z několika
směrů současně. Tak lze docílit téměř
synchronního přenosu z mnoha měřících
míst do centrálního úložiště dat. Přenos dat
je účtován podle přeneseného množství dat a
to jako součet dat přijatých i odeslaných.
GPRS je také méně energeticky náročný a
prodlužuje dobu provozu u akumulátorových
Schéma vzájemné komunikace mezi prvky v
přístrojů na jedno nabití.
Monitorovací
systému dálkového přenosu dat a jejich
Sítě GPRS umožňují jak přímou komunikaci
Experimentální srážkoměrná stanice
stanice
DHI
MStation
je
umístěna v Praze na střeše budovy DHI
presentace na internetu.
mezi mobilními přístroji, tak připojení do sítí
Hydroinform. Stanice byla instalována v
TCP/IP, zejména pak do sítě internet. Toho
rámci
interního
vývojového
projektu
lze využít jak pro přenos dat z přístrojů, tak
Tímto směrem se ubírá současný trend ve
společnosti DHI Hydroinform ve spolupráci s
pro mobilní přístup k datům na centrálním
sběru
Jako příklady
firmou FIEDLER - MAGR elektronika pro
úložišti. Časově není GPRS spojení většinou
internetových
uvádíme
ekologii a je provozována s přestávkami od
nijak omezováno. GPRS tedy lze využívat
zahraničních “FlowView Portal” od firmy ADS
obdobně jako radiové sítě k nepřetržitému
Environmental Services, www.adsenv.com,
monitoringu, ale také krátkodobě pouze po
portál
dobu
přenosu
dat
naměřených
dat
za
a
zpracování
“IntelliServe”
Technologies
dat.
prohlížečů
firmy
ze
Accusonic
www.accusonic.com
nebo
uplynulé období (podobně jako CSD).
portál firmy Nivus GmbH, www.nivus.de,
Mimo datových přenosů umožňují mobilní
který je připravován do provozu na konec
sítě i přenosy krátkých textových zpráv SMS
roku 2005. Z českých výrobců lze zmínit
(Short Messages Service). Tyto lze využít k
prohlížeč firmy Fiedler – Mágr, www.fiedler-
ohlášení mimořádných stavů nebo pro krátké
magr.cz.
roku 2001.
Hlavním
důvodem
testování
zřízení
stanice
použitelnosti
GSM/GPRS
pro
bylo
technologie
monitoring
ve
vodním
hospodářství. Srážkoměr byl zvolen z důvodu
jednoduchosti instalace a údržby, ale také
v neposlední řadě proto, že srážky jsou
jedním ze základních vstupních parametrů
pro posudky kanalizačních sítí. Na stanici
datové přenosy. Větší objem přenášených
byla testována technologie datových přenosů
dat pomocí SMS je finančně nevýhodný.
a v budoucnu se uvažuje o testování on –
line modelu stokové sítě.
Vývoj ve světě mobilních sítí, které se v
minulosti používaly hlavně na přenos hlasu,
Základ stanice tvoří registrační jednotka
se v současné době stále více zaměřuje na
MS4016, která je vybavena řadou senzorů. V
přenos dat se stále většími přenosovými
současné době jsou nainstalovány senzory
kapacitami. To vede k neustálému zvyšování
pro měření intensity srážek, teploty, relativní
dostupnosti služeb a to jak pokrytím území,
vlhkosti vzduchu,
tak i nižší cenou. V dohledné době lze navíc
tlaku vzduchu, směru a
rychlosti větru.
očekávat i mobilní aplikace náročné na
přenos dat jako je přenos obrazu a zvuku v
Měřená data jsou archivována v intervalu 10
reálném čase. To umožní například dálkové
minut, během dešťových událostí je časový
sledování monitorovaných míst nejen na
krok archivace zkrácen na 1 minutu.
pokladě naměřených dat, ale i na pokladě
Data
obrazu.
intervalech přenášena do centrální databáze
Prototyp připravovaného portálu firmy Nivus
jsou
pravidelně
pomocí GPRS.
v
60
minutových
Článk y a publikace
Z databáze se pak na podkladě požadavku
uživatele
generují
grafické
a
tabulkové
výstupy, ve kterých se dopočítávají další
odvozené hodnoty jako průměry nebo úhrny.
Data
se
ukládají
do
databáze
vždy
Iveta Bartůňková 1
Závěr
Technologie
založené
na
datových
komunikacích nacházejí stále větší uplatnění
Ing.Milan Suchánek
2
Ing.Jindřich Fiedler
3
pro „běžné“ inženýrské úlohy. To je možné
díky technologickému pokroku v měřící a
Ing. Zdeněk Mágr
4
v světovém čase UTC (UTC = SEČ - 1
telekomunikační technice. Nezanedbatelný je
1
hodina)
také
100 00 Praha 10, [email protected]
a
následné
výstupy
jsou
poté
ekonomický
pohled
na
danou
presentovány v jakémkoliv požadovaném
problematiku, z kterého vyplývá, že aplikace
časovém formátu. Pro monitorovací stanici
datových přenosů v sítích GSM/GPRS není
DHI MStation jsou data presentována v SEČ.
investičně, ani provozně drahou záležitostí.
Příjem a zpracování dat na centrálním
Aplikací datových přenosů dojde k snížení
počítači (serveru) řídí softwarový balík MOST
provozních nákladů spojených s obsluhou
NET server. Ten obsahuje komunikační
přístroje a výraznému zvýšení „bezpečnosti“
rozhraní
dat (včasné odhalení případných výpadků
2
připojení
stanic,
centrální
databázi všech dat všech stanic (MySQL) a
dat).
webový
rozšiřující počet aplikací.
server
se
skriptovacím
strojem
(Apache + PHP) pro generování výstupů z
archivovaných dat.
O
tomto
trendu
svědčí stále
se
DHI Hydroinform, a.s., Na Vrších 5/1490,
100 00 Praha 10, [email protected]
3
pro
DHI Hydroinform, a.s., Na Vrších 5/1490,
FIEDLER – MÁGR Elektronika pro ekologii,
Grünwaldova 18, 370 01 České Budějovice,
tel: +420 386 358 274, e-mail:
[email protected]
4
FIEDLER – MÁGR Elektronika pro ekologii,
Grünwaldova 18, 370 01 České Budějovice,
Možnosti dálkové komunikace pro přenos dat
v kombinaci s využitím internetu pro jejich
tel: +420 386 358 274, e-mail: [email protected]
Aktuální hodnoty měřené stanicí jsou dálkově
presentaci vedou jednoznačně k vyšší kvalitě
přístupné také pomocí služby SMS, kterou
služeb
jsou
typy
krokem vpřed. Měřená data jsou kdykoli
mobilních telefonů. Stanice lze pomocí SMS i
přístupná pomocí standardního prohlížeče
dálkově obsluhovat.
jako je Internet Explorer nebo Netscape
VI. ročník konference „Optimalizace návrhu a
Navigator.
provozu stokových sítí a ČOV“ - Hydrosphere
Data
vybaveny
jsou
prakticky
všechny
přístupná
na
adrese
www.dhi.cz/mstation, data presentovaná na
těchto stránkách mají pouze informativní
charakter
a
nedoplňují
ani
nenahrazují
oficiální měření.
Internetový portál firmy Fiedler – Mágr
s ukázkou dat ze stanice DHI MStation.
a
jsou
jednoznačně
vývojovým
Publikováno :
2005, Břeclav
Článk y a publikace