Люди часто сталкиваются с понятием телеметрии. Что это такое? Значение термина, роль в жизни человека и способы эксплуатации, существующие классификации, исторические факты и многое другое мы рассмотрим в этой статье.
Ознакомление с понятием
Слово «телеметрия» пришло к нам из греческого языка и состоит из двух частей, где одна половина слова переводится как «далеко», а вторая - как «измеряю». Термин чаще всего относят к устройствам и механизмам, которые передают информацию беспроводным путем, среди которых могут быть использованы: инфракрасная или радиосистема, средства массовой коммуникации, оптическое волокно и т.д. Так что это - телеметрия? По факту, это способ получения информации о значении измеряемого параметра, например, показатель температуры, давления, напряжение и т.д.
Сбор информации, как правило, используют телеметрические датчики, способные работать со специализированными связными модулями, встроенными в систему. Помимо датчиков, могут быть использованы связные устройства с наблюдаемым объектом, к которому подключен стандартный датчик. Сферы телевидения и видеонаблюдения могут использовать термин «телеметрия» для обозначения дистанционного управления.
Передача данных может совершаться при помощи беспроводных и проводных сетей, начиная от радио или Wi-Fi и заканчивая телефонами, xDSL и т.д.
Телеметрия – что это и в чем заключается ее суть? В первую очередь ее сущность заключена в измерении величины, предварительно преобразованной, например, в напряжение, при этом происходит дополнительное преобразование в сигнал, далее передаваемый по связному каналу. Вследствие этого происходит передача не самой измеряемой величины, а эквивалентного ей сигнала.
Исторические факты
Впервые передача данных при помощи проводов произошла в девятнадцатом столетии. Одной из первых линий для пересылки данных была сеть, созданная в 1845 году, связывающая Зимний дворец российского императора и штабы армии. В 1874 г. инженеры из Франции поставили систему, определяющую погоду и глубину снега на Монблане, которая при помощи датчиков измерения и системы кабелей передавала всю фиксируемую информацию в Париж. Эдисон в 1912 г. создал систему телеметрии, предназначенную для мониторинга нагрузки, подключаемой к электросети. Панамский канал строился при помощи телеметрических систем, которые эксплуатировались с целью мониторинга системы шлюзов и уровня воды.
Беспроводная форма телеметрии начала использоваться в радиозондах, которые были разработаны независимо и одновременно Р. Бюро и П. Молчановым. Устройство Молчанова измеряло температуру и давление, превращало в результат, расшифровываемый при помощи кода Морзе.
Во время Второй мировой войны немецкая ракета «Фау-2» использовала примитивную систему передачи информации, базирующуюся на многократных радиосигналах, именуемых «Мессина». Это устройство помогало получать и передавать информацию о ракетных параметрах, однако было очень ненадежным. Немного позднее импульсно-позиционная модуляция заменила систему «Мессина» в США и СССР.
После 1940 г. в советских системах равномерно использовалась передача телеметрии при помощи как импульсно-позиционных модуляций, так и полосно-импульсных. Американские разработчики пользовались такими же способами передачи информации, но позднее они были заменены на импульсно-кодовую модуляцию. Поздние советские межпланетные аппараты были снабжены избыточной радиосистемой, которая пересылала данные при помощи импульсно-позиционной и импульсно-кодовой модуляций.
Актуальная классификация
Телеизмерения различаются по выбору и вызову, значению текущего или интегрального характера:
- По вызову – измерение при помощи команд, посылаемых с пункта регуляции в пункт, поддающийся контролю и вызывающий подключение в контролируемой точке передающего устройства. В пункте управления, в свою очередь, подключаются соответствующие приемные устройства. Такая форма телеизмерения дает возможность человеку наблюдать при помощи одного канала связи поочередно за разными измеряемыми объектами. Также подобному способу измерения и передачи данных свойственно автоматическое умение производить циклический опрос исследуемого объекта.
- По выбору – предполагает в себе наличие телеизмерительного пути, подключенного к устройству в пункте управления, где происходит соответствующий прием данных при помощи специальных приборов.
- Измерение по текущим параметрам – форма получения информации, в которой заключено значение измеряемых параметров в определенной точке времени. Фиксирование данных происходит при помощи опроса, производимого телемеханическим устройством.
- Измерение по интегральному значению – предполагает собой принятие информации, указывающей на интегральное значение исследуемой величины, проинтегрированной по определенному параметру.
Эксплуатация в быту
Модули телеметрии нашли свое применение в самых разнообразных сферах деятельности человека, начиная от бытовой эксплуатации и заканчивая ракетостроением и военным ремеслом.
Узлы магистральной линии связи и сельское хозяйство не могут обойтись без телеметрических приборов. Получение и сбор качественного урожая зависят от четкого слежения за данными, указывающими на состояние почвы и погоды. Метеостанции, благодаря таким устройствам, выполняют важную роль в профилактических мерах по отношению к заболеваниям и соразмерному орошению.
Телеметрические приборы находят свое применение также в водоснабжении, водоотведении и вендинге. Первые две области применения могут оценивать качество воды и измерение показателя потока. Также можно проводить учет вод, залегающих под землей, определять утечки в трубопроводе и т.д. В вендинге распространились телеметрические системы, которые встраиваются в торговые автоматы. Например, модем М2М установлен практически в каждом таком автомате. Основываясь на данных, полученных от таких модульных систем, компания способна совершить уменьшение простоя автоматов, оптимизировать графики посещения, заниматься контролем вендерменов, создавать планы закупок и продаж.
Газовая промышленность
Телеметрия газа является довольно важной областью эксплуатации данных механизмов. Это обусловлено тем, что программы, используемые на компьютерах, сильно разнятся с теми, которые применяются в повседневном течении времени. Процесс приема данных, в случае с измерением газа, повторяется многократно или длится непрерывно, что создает потребность в наличии аппаратных средств, способных выполнять первичный анализ информации, для выведения ее на экран, и такие механизмы должны быть четко согласованы между собой.
Учет газа при помощи системы телеметрии предназначается для коммерческого учета по сбору и обработке информации с устройств, расположенных на нижнем уровне, и передачи их на уровни выше.
Медицина и телеметрия
Блоки телеметрии широко применяются в медицинской практике, например, при наблюдении за пациентами, у которых есть риск возникновения патологии в деятельности сердечной мышцы. Другим примером может послужить использование специальных приборов, которые позволяют наблюдать за реакцией организма на воздействие определенных лекарственных средств.
Разведка и медицина были тесно связаны благодаря телеметрии. Были созданы радиометрические приборы, имеющие маленькие габариты, что позволило их внедрять в организм сотрудника спецслужбы. Это позволяет наблюдать за состоянием организма субъекта.
Военная промышленность
Широкое применение телеметрия нашла в оборонной и космической промышленности. Агентства, типа Роскосмоса, НАСА и ЕКА, сильно зависят от телеметрических систем, что необходимо для развития ракет. Во время проводимых тестов спутник или авиационная единица техники может быть уничтожена вследствие наличия определенных ошибок в устройстве, данные о которых должны быть получены инженерами для анализа и улучшения параметров объекта.
Наблюдение за процессом запуска ракеты позволяет получать информацию о внешних условиях, поставке энергетических ресурсов, показателе выравнивания антенны и интервалах распространения сигналов.
Другие сферы деятельности
Телеметрия сильно востребована в розничной торговле. Данные, полученные при помощи такого оборудования с торговых автоматов, могут эксплуатироваться с целью формирования сложной системы, облегчающей процесс работы. Например, водитель, осведомленный сообщением о наполненности автомата, будет знать, куда и в какие пункты ему необходимо попасть, а какие миновать.
Торговые представители используют RFID и с их помощью проводят учет и предотвращение кражи товаров. Преобладающее количество бирок RFID считываются пассивно благодаря считывающему устройству, но существуют и активные формы, передающие информацию периодически на станцию.
Автоматизация комплексов
В рассматриваемых устройствах существует понятие о контроллере телеметрии, который представляет собой различные автоматизированные модули, содержащие в себе структуру аналоговых и цифровых вводов и выводов данных, необходимых для постройки информационно-управляемой системы. Такие контроллеры способны выполнять работу, находясь в составах АСУ ТП и по совместительству с ЭВМ. Это позволяет создавать универсальное техническое средство, предназначенное для сбора и передачи информации в сжатые сроки с целью ее использования.
Среди главных задач контроллеров выделяют следующие:
- измерение и регуляция всего спектра сигналов, подключенных к сети;
- определение отказа и аварии;
- создание управляемого воздействия;
- ведение архивных параметров;
- взаимообмен информацией с серверами, расположенными на верхних уровнях;
- взаимообмен данными с устройством интерфейса внешнего типа;
- обеспечение автоматизации.
Способы передачи информации и их обработка
Телеметрия – что это? С данным вопросом мы разобрались, а теперь рассмотрим основные способы передачи данных и их обработку.
Сбор и передача информации в телеметрических системах способны осуществляться при помощи последовательных и сетевых протоколов. Облегчение инсталляции, обеспечение большого количества функции и интеграция с иными системами обеспечиваются благодаря деятельности компьютеров. Это обуславливает наличие способности разбрасывать сервера, системы микропроцессорного типа, в основе которых лежит переплетение разнообразных протоколов, вне физического предела самой системы. Отключение телеметрии в условиях современного общества нанесет непоправимый ущерб целому миру, ведь ее значение сложно переоценить на сегодняшний день.
