Сигналдарды сымсыз технологиялар арқылы жіберу

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 83 бет
Таңдаулыға:

Аннотация

В дипломной работе рассмотрена возможность применения и

реализация беспроводных технологии в системе контроля параметров в

производственных помещениях. Для решения задач в проекте выбран

беспроводная технология ZigBee и разработан интерфейс системы контроля в

программной среде NI LabView 2011.

В технико - экономической части был составлен расчет капитальных

затрат на построение сети. Кроме того, были рассмотрены вопросы

безопасности труда и жизнедеятельности.

Аңдатпа

Дипломдық жобасында өндірістік орынның параметрлерін бақылау

жүйесін жасау үшін сымсыз технологияларды қолдану мен іске асыру

мүмкіндіктері қарастырылған. Жобаның есептерін шешуге ZigBee сымсыз

технологиясы таңдалынып, NI LabView 2011 бағдарламалық ортасында

бақылау жүйесінің интерфейсі жасалынған.

Техника - экономикалық бөлімінде желінің ұйымдастыруына бөлінетін

капиталдық шығындарын есептеу жүргізілген. Одан басқа, өміртіршілік пен

еңбек қауіпсіздігі мәселелері қарастырылған.

Мазмұны

Кіріспе

1 бөлім. Өндірістік орынның параметрлерін бақылау жүйесі

1. 1 Микроклимат параметрлерін бақылау жүйесі

1. 2 Өрт қауіпсіздік жүйесі

2 бөлім. Сигналдарды сымсыз технологиялар арқылы жіберу

2. 1 WPAN желісі және IEEE 802. 15. 4 стандарттары

2. 1. 1 Желі хаттамасының құрылымы

2. 1. 2 Желіні құру және жұмыс істеу принципі

2. 2 Zigbee сымсыз технологиясын өндірістік орынның параметрлерін

бақылау жүйесіне қолдану

2. 2. 1Параметрлерді өлшеу құрылғыларын таңдау

2. 3 Есептеу бөлімі

2. 3. 1 Сигналдың әрекет ету аймағын есептеу

2. 3. 2 Шуды есептеу

2. 3. 3 Желілердің жоғалуын есептеу

2. 4 LabView графикалық программалау ортасының сипаттамасы мен

жұмыстың жасалуы

2. 5 NI LabView 2011 графикалық программалау ортасында өндірістік

орынның параметрлерін бақылау жүйесінің интерфейсін жасау

3 бөлім. Өміртіршілік қауіпсіздік бөлімі

3. 1 Жарықтандыру

3. 2 Ауа тазарту және желдету жүйелерін есептеу

3. 2. 1Желдеткішті таңдау

3. 3 Өрт қауіпсіздігі

4 бөлім. Техника - экономикалық бөлімі

4. 1 Жоба мазмұны

4. 2 Өндірістік жоспар

4. 3 Инвестициялық шығынды есептеу

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер

Қосымша А

7

8

8

9

Кіріспе

Барлық жүйелерді құрудың мақсаты әртүрлі қолданбалы облыстарда

сыммен байланысқан байланыс сымдарының орнына сымсыз арналарды

қолдану болып табылады. Әсіресе, желідегі құрылғылар санын жүздеген және

мыңдаған болатын мәліметтерді жинау, автоматтандыру және басқарудың

таратылған жүйесінің сымсыз байланысқа өту сұрағы маңызды болып отыр.

Сымсыз желілер көптеген қолданушылар мен жасап шығарушыларды

өзінің пайда болғанынан бастап, сымды желілермен салыстырғандағы

артықшылығымен қызықтыруда. Ол икемді құрылысы мен монтаж жасау

кезіндегі шығынының аздығымен ерекшелінеді. Кейбір жағдайларда

технологиялық және ұйымдастырушылық себептерінен аралық сымды

байланыс мүлдем болмауы мүмкін. Бұл жағдайда сымсыз байланыс көптеген

мәселелерді шешеді. Сондықтан мәліметтерді жіберудің сымсыз жүйесі

көптеген мәселелерді шешу үшін қолдануға өте ыңғайлы.

Сымсыз жүйелерді тәжірибеде қолдану көптеген уақыт бойы сымды

байланыспен салыстырғанда радиоарнаның сенімділігінің төмендігінен,

бағасының қымбаттылығы мен элементті базаның энергия тұтынуы жоғары

болуынан, сонымен қатар орнату нысанында жүйені орнату мен жүктеуінің

күрделілігінен қиын болды. Қазіргі кезде мәліметтерді жинау,

автоматтандыру және басқару сымсыз жүйелері кіші аумақта жұмыс

жасайтын және нарықта микросұлбалар, радиомодульдер мен модемдердің

жиынтығы пайда болудан және де басқарудың және мәліметтерді жіберудің

стандартты хаттамалары қамтылған бағдарламалық қамтамасыздандырудың

дамытылған сымсыз желі технологиясының арқасында іске асты.

Қазіргі таңда «тұрмыста» біз радиоарна арқылы сымсыз байланыстың

кемінде үш түрін қолданамыз: GSM телефонға арналған, үйдегі немесе

офистік желі үшін Wi-Fi және құрылғылар мен периферияларды қосу үшін

Bluetooth. Бірақ бұл стандарттар жиынтығы барлық желілік мәселелерді шеше

алмайды. Сондықтан қолданушылардың сұранысына көптеген альтернативті

айрықшалар пайда болады. Соның бірі - IEEE 802. 15. 4 және соған

байланысты ZigBee стандарты таңдалынған.

Дипломдық жобада өндірістік орынның параметрлерін бақылау үшін

802. 15. 4 стандартының ZigBee технологиясы микроклимат және төтенше

жағдайларға қолдану мүмкіндігі қарастырылады.

Жобада келесі қойылған есептерді шешу қарастырылған:

1) өндірістік орынның бақыланатын параметрлерін анықтау;

2) сигналдарды жіберудің сымсыз технологияларының талдауын жасау;

3) параметрлерді өлшеу құрылғыларын таңдау;

4) LabView графикалық бағдарламалау ортасымен танысу;

5) LabView графикалық бағдарламалау ортасында өндірістік орынның

параметрлерді бақылау жүйесінің интерфейсін жасау;

6) өміртіршілік қауіпсіздік бөлімінің есептерін қарастыру;

7) техника - экономикалық бөлімінде капиталдық шығындарды есептеу.

1 бөлім. Өндірістік орынның параметрлерін бақылау жүйесі

1. 1 Микроклимат параметрлерін бақылау жүйесі

Барлық өндірістік орындар микроклимат, жарық пен өрттен сақтану

қауіпсіздігінің қалыпты болуын қамтамасыз етуді жоспарлайды. Себебі

өндіріс орындарында жұмыс істейтін қызметкерлерге немесе фермаларда

өсіретін жануарларға және т. б. жағдайларда ең керек параметрлер. Ал осы

параметрлерді бақылау маңызды талаптардың бірі. Себебі олардың жұмысқа

жарамдылығын, істен шыққанын, яғни олардың жұмыс жасап тұрғанын не

жасамауын бақылау үшін қажет.

Өндірістік орынның бақылау жүйесінің параметрлері ретінде

температура, салыстырмалы ылғалдылық, желдеткіш және өрт қауіпсіздігі

алынды. Олардың қалыпты жағдайлары өндірістік орындардың түрлеріне

байланысты әр түрлі мәндер алынуы мүмкін. Мысалы, инкубатор залында 18-

22 ˚С, салыстырмалы ылғалдылығы 55-70% болса, фермаларда 20-26˚С,

салыстырмалы ылғалдылығы 60-70%. Сондықтан қалыпты деп алынған

мәндер осыларды толық қамтиды. Сонымен қатар микроклиматтық

параметрлер жыл ауысымдары мен жұмыстың ауырлығына байланысты

қалыпты мәндері қабылданған. Жыл ауысымдары болып жаздық: +10˚С тең

немесе үлкен және қыстық: +10˚С-тан төмен температуралар алынады.

Температура - макроскопиялық жүйенің термодинамикалық тепе-

теңдік күйін сипаттайтын физикалық шама . Температураның жоғары немесе

төмен болуы өндірістің өнімділігіне әсер етеді. Микроклиматтық шарттар

бойынша бекітілген температураның қалыпты жағдайы жазда 16-25 ˚С, ал

қыста 18-29 ˚С деп алынды.

Температуралық факторлардың сипаттамасы бойынша оның

көрсеткіштерін, олардың қайталануын қадағалау керек. Температураның

өзгерісінен ағзалардың шыдау шегінен асып кетсе, онда ол үлкен қайғыға

әкеледі. Температура ағзаның анатомды - морфологиялық қасиеттеріне,

физиологиялық процесстердің өтуіне, олардың өсуіне, дамуына әсер етеді.

Салыстырмалы ылғалдылық

ортаның маңызды экологиялық

көрсеткіші. Өндіріс орындарында жұмыс жасайтын адамның не қараудағы

жануарлардың жақсы сезінуі үшін ауа ылғалдылығының қалыпты нормалары

келтірілген: жаздың күндері - 60-75%, ал қыста - 55-70%.

Параметрлердің қамту диапазоны ретінде өндірістік орынның қалыпты

температурасы 18 - 26 ˚С, салыстырмалы ылғалдылықты 55-70% аралығы деп

есептейміз.

Желдеткіш - өндіріс орындарын желдетуде, аэроқоспаларды құбырмен

тасымалдауда, т. б. ауаны немесе басқа газдарды қозғалысқа түсіріп орнын

ауыстыру үшін олардың артық қысымын тудыратын қондырғы . Желдеткіш -

ғимарат немесе бөлменің ішінде ауа алмасуды ұйымдастырады. Ол жұмыс

орнының ауасын сақтауға, сонымен қатар технологиялық құралдардың

бұзылмауын қарастыруға мүмкіндік береді. Ол ауа алмасуына байланысты

табиғи және механикалық болып бөлінеді. Табиғи желдеткіш өндіріс

орынындағы ауа температурасы мен салмағына байланысты болады. Табиғи

желдеткіштің артықшылығы - құрылғының ыңғайлылығы және үлкен өндіріс

орынын желдету мүмкіншілігі бар. Ал кемшілігі - оның ауаны жылыту және

ылғандандыру мүмкіншілігі жоқ, шаңнан тазарту тек белгілі бір жер ғана

болады. Механикалық желдеткіштің кемшілігі - ауа алмасу үшін күрделірек

желдету қондырғысы керек және электрэнергиясының шығынын көп кетіреді.

Бұл жобадаа желдеткіш температура мен салыстырмалы ылғалдылыққа

байланысты болады.

Желдеткіштің негізгі міндеті - өндірістік орын ішіндегі зиянды

бөлшектерден тазарту. Оларға келесілер жатады: артық жылу, артық

ылғалдылық, түрлі зиянды заттардын шығатын газдар мен булар және шаң.

Апаттық желдеткіштер өндірістік орынның қауіпті зиянды заттар

орналасқан жерде қойылады. Егер күтпеген жағдайлар болып қалған кезде

оны тез жою мақсатында қолданады.

1. 2 Өрт қауіпсіздік жүйесі

Өрт үлкен материалдық шығын әкеледі және кейбір жағдайларда адам

өліміне де әкеледі. Сондықтан өрттен қорғау қоғамның әрбір мүшесінің

маңызды міндеттерінің бірі болып саналады.

Өндірістегі өрттердің негізгі себептеріне құрал-жабдықтардың

технологиялық жұмыс тәртібінің бұзылуы, электр жабдықтарының

ақаулылығы, жабдықтардың жөндеу жұмыстарына нашар дайынды лығы,

әртүрлі материалдардың өздігінен жануы және т. б. жатады. Жарылыс кезінде

өртті болдырмау үшін ыстық жанғыш, жарылысқа қауіпті ортаның пайда

болуына мүмкіндік бермей, оталдыру көзінің пайда болуына кедергі жасау

керек.

Өрттен қорғанудың мақсаты - өрттердің алдын алу үшін ең тиімді,

экономикалық жағынан пайдалы, техникалық жағынан дәлелденген тәсілдер

мен құралдарды іздестіру және өрт сөндірудің техникалық құралдары мен

күштерді тиімді пайдалана отырып, өртті аз шығынмен тоқтату.

Өрт қауіпсіздігі - бұл өрт болу мүмкіндігін болдырмау және оның

пайда болған кезінде адамдарға, құрылыс және материалдық құндылықтарға

өрттің қауіпті факторларының жағымсыз әсерлерін жою үшін қажетті

шараларды қолдану болып саналады. Өрт қауіпсіздігі өрттің алдын алу

шараларымен және белсенді өрт қорғанысымен қамтамасыз етіледі. Өрт

профилактикасы болып өртті болдырмау немесе оның салдарларын азайтуға

бағытталған іс - шаралардың кешені саналады. Белсенді өрт қорғанысы - бұл

өрт немесе жарылысқа қауіпті жағдайларымен белсенді күресуді қамтамасыз

ету шаралары.

Өрттің алдын алу шараларын мыналар кіреді:

− құрылыстық -жобалау;

− техникалық;

− ұйымдастырушылық;

− өрт сөндіру тәсілдері мен құралдары.

Құрылыстық - жобалау шаралары ғимараттар мен құрылыстардың отқа

төзімділігімен анықталады. Отқа төзімділік шегі дегеніміз - бұл оттың

әсерінен құрылыс конструкцияларының бірінші сызат пайда болғанға дейінгі

шыдайтын уақыт интервалы. Барлық құрылыс конструкциялары отқа

төзімділік шегі бойынша 8 деңгейге бөлінеді. Ғимараттардың отқа төзімділік

деңгейіне байланысты өрт кезінде эвакуациялау үшін шығатын жерлерге

дейінгі қашықтықтар белгіленеді.

Техникалық шараларына мыналар кіреді:

− өмірге қажетті жүйелерді (жылу, жарықтандыру, вентиляция т. б. )

орнатқан кездерде өрт қауіпсіздігі нормаларын сақтау;

− құрал-жабдықтар жұмысының тәртібі мен технологиялық үрдістер

параметрлерін сақтау;

− әртүрлі қорғану жүйелерін пайдалану.

Өрт сөндірудің келесі тәсілдері қарастырылады:

− ыстық жанғыш затты тотықтырғыштан бөлектеу;

− ауадағы оттегі концентрациясын азайту;

− ыстық жанғыш заттың температурасын оталдыру температурасынан

төмендету.

Өрт сөндіру заттары ретінде су, құм, көпіршіктер, ұнтақтар, өрт

тудырмайтын газ тәріздес заттар, инертті газдар, булар қолданылады.

Өрт сөндіру құралдары 2-ге бөлінеді:

− қол көмегімен жұмыс істейтін құралдар (құм салынған жәшіктер,

асбест жабындары, өртке қарсы құрал - саймандары бар тақталар; химиялық

көпіршікті от сөндіргіштер; ұнтақты отсөндіргіштер; көміроттекті

отсөндіргіштер; хладонды отсөндіргіштер; құрама отсөндіргіштер) ;

− өртке қарсы жүйелер (сумен жабдықтау жүйелері; көпіршікті

генераторлар; автоматты сигнал беру құралдарын қолдану арқылы автоматты

өрт сөндіру жүйелері) .

Кез келген объектілерді эксплуатациялауды (туристік фирмаларды,

қонақ үйлерді, демалыс базаларын) бекітілген нормативті құжаттар

талаптарына сай қатаң түрде жүзеге асыру қажет.

Барлық қоғамдық және өндірістік ғимараттарда нақты көрсетілген

кедергісіз тез шығуға кепіл беретін апатты жағдайларда шығатын жерлер

болуы тиіс. Есіктер іш жағынан ашылуы керек. Бұл жерлерде кедергі

келтіретін бөгде заттар мен отқа жанғыi материалдар болмауы керек. Бұдан

басқа да құтқару жолдары қарастырылуы жөн.

2 бөлім. Сигналдарды сымсыз технологиялар арқылы жіберу

2001 жылы IEEE электроника және электротехника инженерлер

институтына WPAN сымсыз дербес желілер қатарына қатысты және 802. 15. 4

мәнін алатын стандарт жасап шығару ұсынылған. 2002 жылы альянс ZigBee

қалыптасты. Альянс ZigBee - кең таралған коммерциялық емес жартылай

өткізгіш компоненттер, технологиялық компаниялар, ОЕМ-өндірушілер мен

бүкіл әлемнің қолданушылар нарығындағы жетекші компаниялардың

кешендік консорциумы. Альянс IEEE 802. 15. 4 мәліметтер пакетін жіберу

механизмін қолданып, сенімділігі жоғары, энергоэкономды, пайдалы сымсыз

қосымшалар үшін ZigBee ғаламдық спецификациялық стекті жасап шығарды.

Кез келген стандарт ол не мәліметтермен сыммен алмасу интерфейсі

немесе сымсыз байланыс болсын, тапсырмаларды шешу үшін құрылады.

Мысалы, WiFi видео және аудио мәліметтерді үлкен жылдамдықпен орташа

арақашықтықта жіберуге мүмкіндік береді; Wi-Fi корпоративті желі мен

Интернетті сымсыз құрылғыларға қол жеткізуге қолдануға арналған.

Сонымен қатар Bluetooth мәліметтерді кіші арақашықтыққа жіберуге

арналған. Bluetooth жылдамдығы Wi-Fi жылдамдығына қарағанда аз, ол аудио

немесе видеоны ағындық жіберу үшін жақсы, мысалы, үй кинотеатрының

компоненттері арасында. ZigBee көмегімен шешетін негізгі тапсырма - аз

көлемдегі мәліметтерді орташа қашықтыққа жіберу. ZigBee-дің ерекшелігі

бұл стандарттың қабылдап - жіберуші құрылғысы минималды энергия

қолдануы қажет. IEEE 802. 15. 4 және ZigBee арқылы сапалы аудио немесе

видео ағынын жоғары дәлдікпен жіберілмеді, бірақ кез келген ортада күрделі

сұлбаларды бақылау мен басқаруын жүзеге асыруға болады.

2. 1 сурет - Сымсыз стандарттар классификациясы

Альянстың негізгі мақсаты - ZigBee протоколының бағдарламалық стек

спецификациясын жасау. Ол әр түрлі желілік типтер «жұлдыз», «ағаш

кластері», «көпұяшықты желі» қауіпсіздік функциясы мен түрлі қосымшалар

көрінісінің сәйкестігімен қамтамасыз етеді. ZigBee спецификациясы

ғаламдық бірлік стандартқа негізделген, жіберу жылдамдығы 250 Кбит/с, аз

энергия қолданатын, ақпаратты қорғау мен жүйе сенімділігін қамтамасыз

ететін сымсыз желілік шешімдерді жасауға мүмкіндік береді. Осыған орай,

ZigBee

802. 15. 4 стандарт деңгейінің қосымша желілік

қабатын

бағдарламалық қамтамасыздандыруын жасап шығаратын компаниялардың

альянсы. Альянс мүшелері сәйкес сымсыз желілердің жаңа нарықта

қолдануын анықтайды. Консорциумға қатысатын барлық активті мүшелері

ZigBee технологиясының техникалық ақпаратына және

ZigBee

спецификациясына ықпал жасауға толық қолжеткізе алады. ZigBee 802. 15. 4

жалғыз стандартталынған сымсыз технология болып табылады. Ол келесі

коммерциялық, өнеркәсіптік және үй автоматикасында қолданатын

азтұтынылған жүйелер үшін сымсыз ақпараттық желілерді күшейтудің

таратылған желілердегі датчиктердің қосымшаларын бақылау мен

мониторинг жасауға бағытталған:

− жарықты басқару жүйесі (өнеркәсіптік, муниципалды және үйдегі) ;

− өнеркәсіптік және үйдегі автоматика және басқару (жылу, желдету

және кондиционирлеу, қосымша құрылғылар мен қондырғылар) ;

− қолданылатын электроника (мультимедиа/ойын жүйелері, портативті

электроника), тұрмыстық техникасы (кір жуғыш машина, кофеқайнатқыш,

кондиционер, ауа фильтрлары және т. б. ) ;

− дербес компьютердің перифериялық құрылғысы: тышқан, ойын

приставкалары, джойстиктер, пернетақта;

− сигнализация және қауіпсіздік жүйелері, апаттық хабарландыру,

қолжеткізудің бақылау жүйесі, контактсыз кілттер, түтін, газ, температура,

өрт, қозғалыс датчиктері және т. б. ;

− емделушінің медициналық диагностикасының құрылғысы,

спортшының жағдайын бақылауы, биодатчиктер мен медициналық

қондырғылар;

− алыс қашықтықтан басқару және технологиялық үрдістерді бақылау,

қозғалыстағы аппараттарды, станоктарды, өнеркәсіптік қондырғыларды,

тоңазытқыш қондырғыларды,

қашықтықтағы мәліметтерді жинау

құрылғысын, телеметрияны басқару;

− өнеркәсіптік және порттық активтерді бақылау, логистика;

− су, газ және жылумен қамтамасыздандыру жүйесін, электро-

энергияны басқару жүйесі мен құрылғымен бақылау жүйесін, тұрғын үй -

коммуналдық шаруашылық жүйесін бақылау;

− ақпарттармен алмасудың сымсыз құрылғысы, радиомодемдер;

− автокөліктік электроника (шинадағы қысымды бақылау жүйесі,

идентификация және диагностика жүйесі) және т. б.

ZigBee 802. 15. 4 стандартының басты артықшылығы орнатуға

оңайлығы мен ұқсас құрылғылармен жұмыс жасауы. ZigBee - дің

спецификациясының ерекшелігі сымсыз дербес желіні оңай күшейтеді [1] .

2. 1