система мониторинга параметров окружающей среды
III. Разработка систем мониторинга и диагностических комплексов неразрушающего контроля
Система мониторинга параметров окружающей среды (СиМПОС) — универсальная, многофункциональная система, предназначенная для оперативного контроля основных параметров окружающей среды.
СиМПОС является полностью адаптивной системой, соответствует современному этапу развития информационных технологий, состоит из подсистем и может быть перестроена под любые мониторинговые нужды.
Решаемые задачи
СиМПОС позволяет проводить сбор и первичный анализ данных, получаемых от точек сбора данных (ТСД). Своевременное получение актуальных данных позволяет оперативно реагировать на возможные возникающие угрозы. Получаемая и обрабатываемая информация становится важным инструментом в рамках систем поддержки принятия решений.
Адаптивность
СиМПОС может быть адаптирована как под нужды ведомств, так и под нужды конкретных объектов экономики. Широкий спектр параметров, по которым могут производиться измерения, позволяют соответствовать требованиям заказчиков.
Структура системы. Федеральный уровень
Точки сбора данных
ТСД располагаются в различных географических районах в зависимости от того, какие параметры предполагаются к измерению.
Сбор актуальных промышленных и экологических параметров происходит в реальном времени.
В ТСД применяются только надежные компоненты промышленного назначения.
Контролируемые параметры
Оборудование точки сбора данных
Модуль контроля
Модуль контроля включает измерительные и детектирующие устройства отечественного и зарубежного производства:
Модуль контроля оснащен универсальным креплением, которое благодаря низкой парусности обеспечивает возможность надежной установки на любых поверхностях.
Модуль управления и передачи данных
Модуль управления и передачи данных строится на оборудовании промышленного назначения производства компаний iRZ (GSM/GPRS модемы), iCPCON (конвертеры и повторители интерфейсов), NEXCOM (безвентиляторный терминальный компьютер).
Для эффективного использования энергоресурсов применяется электротехническое оборудование (вводные автоматы, устройство снятия нагрузки, контактор-таймер) производства Schneider Electric.
Бесперебойность питания блока управления и передачи данных обеспечивается оборудованием PhoenixContact.
Модуль управления и передачи данных реализует возможность подключения любых измерительных приборов, датчиков и пр. по стандартным протоколам подключения через интерфейсы LAN, GPRS, RS‑232, RS‑485, USB, Wi-Fi, а также через аналоговые, дискретные и «сухие контакты», что обеспечивает возможность универсального интегрирования данных в СиМПОС.
Крепление универсальное для размещения на крыше
База данных
База данных измерений, формируемая СиМПОС, является основой для проведения вычислений в расчетных модулях, позволяющих моделировать последствия нештатной ситуации (например аварии на радиационно- или химически опасных объектах), разрабатывать план действия по ликвидации, рассчитывать зону для избирательного оповещения населения, при подключенном оконечном оборудовании давать команду на оповещение.
Система позволяет задавать пороговые значения — уставки срабатывания, при превышении которых по контролируемым параметрам на рабочем месте оператора выводятся предупреждающее сообщение и рекомендации по принятию срочных мер.
В рамках системы возможна организация СМС-оповещения и оповещения по электронной почте, что положительно сказывается на скорости реагирования на возможную обстановку.
Содержание сероводорода в атмосферном воздухе. График построен на основе данных базы измерений СиМПОС
Emercit
Информационно-аналитическая система мониторинга параметров окружающей среды «Эмерсит» (ИАС ЭМЕРСИТ) предназначена для организации территориально распределенного оперативного контроля состояния окружающей среды, с целью обнаружения и прогнозирования опасных явлений и процессов.
Система позволяет в режиме реального времени производить измерения и передавать результаты измерений в центр мониторинга (ситуационный центр) или дежурно-диспетчерскую службу (ЕДДС) следующих основных параметров:
• уровня зеркала воды рек и открытых водоемов
• количества и интенсивности жидких осадков
• мощности фонового эквивалента дозы гамма-излучения
• содержания аварийно химически опасных и токсичных веществ в атмосферном воздухе
• наличия и концентрации газов углеводородной группы в атмосфере
• наличия в атмосфере боевых отравляющих веществ
• скорости и направления ветра, температуры и относительной влажности атмосферного воздуха и атмосферного давления
• высоты снежного покрова
• температуры на поверхности почвы и на заданной глубине
• суммарной солнечной радиации
В случае выхода одного из наблюдаемых параметров за предельные нормы, система генерирует тревожное сообщение, соответствующее наступлению неблагоприятного (НЯ) или опасного явлений (ОЯ). При фиксировании опасного уровня показателей состояния окружающей среды, измерительные комплексы автоматически переходят в учащенный режим измерения. Также, при условии заблаговременно выставленных параметров, система формирует карточки события в Системе-112.
Для обеспечения синхронизации во времени процесса измерения и автоматического определения географических координат установки постов наблюдения, в состав комплексов входит приемник сигналов ГЛОНАС/GPS. Основу построения системы составляют измерительные комплексы «Эмерсит М-35».
В качестве источника электропитания для постов наблюдения могут использоваться электрическая сеть с номинальным напряжением 220В или аккумуляторы с напряжением 12В.
Для автономного питания предусмотрена возможность комплектации постов солнечными батареями или иными альтернативными источниками энергии.
Использование датчиков измерения количества и интенсивности жидких осадков позволяют обеспечить высокую достоверность прогноза времени и места возможного наступления ЧС паводкового характера.
При наличии датчиков осадков есть возможность определять и такие опасные природные явления как засуха, а также рассчитывать индекс пожароопасности в лесах
Своевременное реагирование и оповещение населения позволяют избежать или сократить количество возможных жертв среди населения, уменьшить материальные потери.
Наблюдения за метеоусловиями
В зависимости от поставленных задач, посты наблюдения «Эмерсит» могут быть укомплектованы различными метеорологическими датчиками.
В стандартной поставке посты наблюдения «Эмерсит» снабжены следующими измерительными приборами:
• датчик количества (интенсивности) и вида осадков. Способен различать пять видов осадков: дождь, снег, град, снег с дождем, морось (радиолокационный метод измерения)
• датчик скорости и направления ветра (ультразвуковой метод измерения)
• датчик атмосферного давления, температуры и влажности воздуха.
Обработка результатов измерения ведется на основе рекомендаций Росгидромета и Всемирной метеорологической организации.
Метеорологические данные позволяют в режиме реального времени производить расчеты возможных зон поражения при авариях на химически опасных предприятиях.
Использование ИАС ЭМЕРСИТ в системах мониторинга химически опасных объектов
К химически опасным объектам (ХОО) относятся объекты, для хранения, использования, переработки или транспортировки опасных химических веществ, при авариях на которых может произойти загрязнение атмосферы или нанесение ущерба здоровью или жизни людей.
В технологическом процессе таких объектов используются высокотоксичные или аварийно химически опасные вещества (АХОВ). Химически опасными является большинство объектов, в технологических процессах которых используются химические вещества. Примером ХОО могут служить химические, нефтехимические предприятия, объекты водоснабжения и пр.
С целью своевременного обнаружения и предупреждения последствий ЧС, вызванной выбросами высокотоксичных или аварийно химически опасных веществ, предлагается использовать ИАК ЭМЕРСИТ, оснащенные необходимым набором газоаналитического оборудования.
Установка комплексов позволит не только своевременно получить сигнал о возникновении ЧС или критической ситуации, предшествующей возникновению ЧС, но и обеспечить необходимой информацией для принятия адекватных мер во время ликвидации ЧС. Например, при оснащении комплекса набором датчиков для измерения метеопараметров, автоматически рассчитываются зона и динамика поражения.
Посты наблюдения располагают в санитарно-защитной зоне потенциально опасных объектов или в зоне примыкания промышленной и жилой зон. В зависимости от категории опасности объекта, розы ветров и расположения жилых зон для мониторинга одного ХОО необходимо использовать от 1 до 5 постов наблюдения.
При наличии объектовых систем обеспечения промышленной безопасности, ИАК ЭМЕРСИТ может обеспечить передачу аварийных сигналов из систем управления технологическими процессами в центр мониторинга, с целью своевременного принятия мер предупреждения и ликвидации ЧС.
Организация наблюдений за состояния загрязненности атмосферы (Экологический контроль)
ГОСТ 17.2.3.01-86 устанавливают три категории постов наблюдений за загрязнением атмосферы: стационарный, маршрутный, передвижной (подфакельный).
Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных и наиболее распространенных загрязняющих веществ.
РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы», с целью обеспечения репрезентативности наблюдений, устанавливает правила размещения постов в зависимости от целей наблюдения. Выделяются две основные цели: получение информации об уровне загрязнения воздуха, характерного для данного района города и концентрацию примесей в конкретной точке, находящейся под влиянием выбросов отдельного промышленного предприятия или крупной автомагистрали.
В первом случае, пост должен быть расположен на таком участке местности, который не подвергается воздействию отдельно стоящих источников выбросов. Благодаря значительному перемешиванию городского воздуха уровень загрязнения в районе поста будет определяться всеми источниками выбросов, расположенными на исследуемой территории.
Во втором случае, пост размещается в зоне максимальных концентраций примеси, связанных с выбросами рассматриваемого источника.
При мониторинге уровня загрязненности от выбросов промышленных предприятий, рекомендуется посты наблюдения располагать на расстоянии 10-40 длин труб, где присутствует максимальная концентрация выбросов.
РД 52.04.186-89 рекомендует для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами автотранспорта организовывать специальные наблюдения. Точки наблюдения выбираются на городских улицах в районах с интенсивным движением транспорта и располагаются на различных участках улиц в местах, где часто производится торможение автомобилей и выбрасывается наибольшее количество вредных примесей. Кроме того, пункты организуются в местах скопления вредных примесей за счет слабого рассеяния (под мостами, путепроводами, в туннелях, на узких участках улиц и дорог с многоэтажными зданиями), а также в зонах пересечения двух и более улиц с интенсивным движением транспорта. Места для размещения приборов выбираются на тротуаре, на середине разделительной полосы при ее наличии и за пределами тротуара – на расстоянии половины ширины проезжей части одностороннего движения.
Организация наблюдений за погодными условиями в агропромышленном комплексе
Погодные условия, оказывающие существенное влияние на сельскохозяйственное производство принято называть агрометеорологическими условиями.
Основной метод агрометеорологических исследований заключается в проведении сопряженных наблюдений над метеорологическими факторами, влажностью почвы, состоянием, ростом и развитием растений. Сопряженные наблюдения позволяют устанавливать количественную связь роста и развития растений с агрометеорологическими условиями.
В России имеется государственная система агрометеорологических наблюдений, осуществляемая Росгидрометом. Однако степень покрытия сети наблюдения и уровень автоматизации государственной системы наблюдения не обеспечивают аграриев необходимой информацией.
Измерительные комплексы ЭМЕРСИТ могут быть использованы для создания сети агрометеорологических наблюдений. Результаты наблюдения, собранные ИК ЭМЕРСИТ, могут обрабатываться непосредственно в ИАС ЭМЕРСИТ и поступать в виде первичных измерений или обработанных данных в информационные системы заинтересованных ведомств и организаций.
Использование постов для организации мониторинга фонового уровня эквивалента гамма излучения
В типовой конфигурации поста ИАК «Эмерсит» предусмотрена возможность подключения дозиметра гамма-излучения ДБГ-С11Д производства НПП «Доза», предназначенного для измерения фонового уровня эквивалента дозы гамма-излучения в диапазоне 0,1 мкЗв/ч ÷ 10 мЗв/ч.
Комплекс производит регистрацию измеренных дозиметром значений амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения, статистическую обработку полученных измерений, в том числе определение суммарной дозы эквивалента гамма-излучения за сутки, месяц и год. ИАС ЭМЕРСИТ может быть использован для контроля гамма-излучения на этапе строительства зданий и сооружений. Для этой цели три-четыре датчика располагают на расстоянии не менее 100 м от строящегося объекта, а два-три располагают внутри здания. Контроль ведут по разнице показаний. Показания датчиков внутри здания не должны превышать значения гамма излучения на открытой площадке более чем на 0,3 мкЗв/ч.
Мониторинг наличия боевых отравляющих веществ
В местах массового скопления и пребывания людей существует угроза применения боевых отравляющих веществ.
Также высока вероятность попытки применения боевых отравляющих веществ в системах приточной вентиляции крупных административных или курортно-санаторных учреждений.
Типовая конфигурация постов наблюдения ИАС ЭМЕРСИТ может включать в себя датчики для определения наличия в атмосфере боевых отравляющих веществ:
• фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ), таких как зарин, зоман, вещества типа Vх (российский аналог V-газов)
• мышьяк содержащих отравляющих веществ, таких как иприт.
Экомониторинг: как работают новейшие технологии для сохранения природы
Сегодня во всем мире уделяют большое внимание экологической повестке. Помимо общепринятых подходов, закрепленных в 17 глобальных целях устойчивого развития ООН, в каждой стране действуют свои законы, которые регулируют нормы воздействия на окружающую среду и устанавливают экологические стандарты для производственных предприятий.
Ключевую роль в улучшении экологической обстановки и переходу на возобновляемые источники энергии играет мониторинг ресурсов и окружающей среды.
Какие технологии используются за рубежом
С помощью систем экомониторинга в разных странах фиксируют природные, антропогенные и техногенные факторы воздействия на среду, а также их последствия — изменения экологической обстановки, биоразнообразия, природных ресурсов и ландшафта. Данные, полученные в ходе мониторинга, используются инженерами-экологами, консультантами, региональными и федеральными властями, а также корпорациями в области добычи и переработки полезных ископаемых, горнодобывающей промышленности, сельского хозяйства.
Например, в Китае используют географические информационные системы (ГИС) и технологии дистанционного зондирования (ДЗ) в рамках единой централизованной системы экологического мониторинга. Данные со спутников, наземной и аэрофотосъемки помогают составлять подробные карты экологической обстановки даже в самых отдаленных областях.
В Австралии система ECO Environmental более 15 лет проводит мониторинг и анализ качества воздуха, подземных и наземных вод, уровня шума и вибрации, содержания газа в атмосфере и недрах в режиме реального времени. Платформа South Coast Scientific с открытым исходным кодом собирает и анализирует данные южного побережья континента.
Сейчас для экологического мониторинга все чаще применяются инновационные решения на базе сквозных цифровых технологий. Это, например, платформенные решения и онлайн-сервисы, источниками данных которых могут быть дроны и другое оборудование со специальными датчиками для наблюдений. Такие системы могут быть локальными, в рамках конкретного региона, или глобальными — в масштабах одной или нескольких стран.
Инновации становятся особенно востребованы в связи с тем, что ежегодно объем собираемых данных в рамках экомониторинга растет, и нужны все более технологичные решения для их обработки и анализа — включая машинное обучение, искусственный интеллект и аналитику больших данных.
Решения для экомониторинга в России
В России разрабатывается проект создания комплексной платформы для мониторинга окружающей среды. Новая система будет собирать информацию о состоянии окружающей среды посредством объединения данных нескольких существующих систем наблюдения и автоматического контроля, установленных на предприятиях. К 2023 году проект позволит контролировать показатели на 30% территории страны, а к 2030 году — 100%. Запуск платформы в эксплуатацию должен состояться к 2024 году.
По данным АСИ в России растет число крупных компаний, которые готовы полностью раскрывать данные о реализуемых ими проектах с потенциальным риском для окружающей среды. Экологическая открытость становится трендом во взаимоотношениях между государством, общественностью, бизнесом и инвесторами. Кроме того, крупные отечественные технологические компании создают различные решения для мониторинга окружающей среды.
Локальные системы мониторинга уже действуют в разных регионах России. Такие решения есть в Ростовской области, в Камчатском крае и так далее. Например, на Камчатке уже запущена система экологического мониторинга, а также специальный портал, на котором в картографическом удобном формате есть наглядная визуализация экологической обстановки в каждой точке мониторинга.
Системы экомониторинга уже протестировали в Нижнем Новгороде, Дзержинске, Туле, Калининграде, Саратове, Калуге, Великом Новгороде, Ноябрьске, а также в ХМАО, Коми и Удмуртии на базе платформы экологического мониторинга «МегаФон Экология».
Например, в Ноябрьске система мониторинга позволяет отслеживать качество воздуха по нескольким параметрам в каждой точке, где установлены датчики.
Платформа может интегрироваться с различными устройствами и информационными системами: ситуационными центрами, информационными системами РОИВ, АПК «Безопасный город». Это позволяет передавать данные в режиме онлайн для экстренного реагирования и оперативного управления экологической ситуацией в регионах.
Как это работает?
Платформа собирает данные о загрязнении окружающей среды от различных типов существующих источников экологически значимых сведений, а также малогабаритного измерительного оборудования, размещаемого на базовых станциях оператора. Система оперативно отслеживает фактические изменения качества воздуха и метеорологических условий, рассчитывает индекс качества воздуха. Среди основных измеряемых веществ — массовое содержание пыли, оксида углерода, диоксида азота, сероводорода, диоксида серы, озона, а также метеорологические параметры: температура, влажность, атмосферное давление.
Данные в режиме онлайн поступают на единую электронную карту, где видны все потенциально опасные участки и объекты.
Перспективы технологии
Решение может применяться на промышленных, нефтяных и химических предприятиях. На производствах система автоматически контролирует уровень выбросов в соответствии с нормами законодательства и предупреждает, когда он достигает критической отметки. Это поможет предприятиям обеспечить экологическую безопасность своих технологических процессов и минимизировать возможные экологические и экономические риски.
Новые перспективы развития решений в области экомониторинга появятся с запуском сетей 5G, так как новый стандарт связи позволит передавать большие объемы данных, собираемых с датчиков.
Что представляет собой экологический мониторинг?
Информация, которая будет получена в ходе решения задачи экологических изысканий и мониторинга, позволяет анализировать состояние и прогнозировать развитие ситуации, является основанием для управления качеством окружающей среды. Экологический мониторинг по определению комплексный, он включает контроль и природных, и антропогенных факторов разного рода.
Основные задачи экологического мониторинга:
Выделяют системы экомониторинга глобального, национального, регионального, местного уровня. Также классифицируют виды экологического контроля:
При этом используемые методы экологического мониторинга могут быть самыми разнообразными. Они включают общенаучные методы, среди которых математические, моделирование и т.д. Используются также конкретно-научные методы: геохимические, геофизические, биогеографические, экономические, социологические, а также специальные прикладные методы. Некоторые из них связаны с полевыми исследованиями, другие проводятся в условиях лаборатории.
Цели и задачи экологического мониторинга окружающей среды
Основная стратегическая цель – улучшение взаимодействия человека и природной среды и оптимизация хозяйственной деятельности с целью минимизации ущерба для природы. В ходе достижения этих целей решаются такие задачи:
С целью реализации задач проводят следующие процедуры экологического мониторинга. Прежде всего, выделяется объект наблюдения, определяется его масштаб. Затем производится обследование объекта и составляется информационная модель того, как именно будут осуществляться наблюдения.
Далее составляется план измерений, производится оценка состояния выбранного для мониторинга объекта и идентифицируется его информационная модель. Следующая процедура – составление прогноза изменений объекта наблюдения. Последняя процедура – представление полученной информации в наиболее удобной для использования форме. Это может быть текстовый отчет, инфографика и т.д.
Объекты и субъекты мониторинга
Проводят мониторинг как государственные и местные органы власти, так и частные организации и даже индивидуальные предприниматели, в зависимости от поставленных целей и масштабов, в которых осуществляется экологический контроль.
Значение экологического мониторинга
Эта информация очень важна, так как позволяет не только получать данные о состоянии наблюдаемой среды регулярно и с максимальной точностью, но и видеть их в динамике, чего не позволит сделать одноразовое наблюдение или замер. Экомониторинг позволяет проследить за круговоротом различных, в том числе и опасных, веществ в природе, время разложения отходов (а, значит, и способы их утилизации). В итоге, информация, полученная методом экологического мониторинга, позволяет снизить антропогенное давление на окружающую среду и население в том числе, а также оптимизировать процесс использования невозобновляемых природных ресурсов.
Осуществление экологического контроля
Экологический контроль осуществляется путем отбора проб почвы, воздуха, воды и последующего контроля определенных программой показателей. Также используется метод подробного изучения местности с выявлением мест превышения предельно допустимых концентраций тех или иных веществ. При необходимости подбирается способ рекультивации загрязненной местности.
Мониторинг окружающей среды в серверном помещении (Bolid + Zabbix)
Наверное самым простым способом для ИТ-специалиста при решении задачи мониторинга окружающей среды в серверном помещении будет использование специализированных контроллеров с выдачей данных по SNMP (например, NetBotz или NetPing). Но для тех кто не боится трудностей и хочет получить недорогое решение промышленного уровня (с серийным выпуском оборудования) — есть интересный вариант с протоколом Modbus.
Ниже я опишу систему мониторинга на базе компонентов российского производства — НВП «Болид», а «сливать» данные будем в Zabbix 4.0. НВП «Болид» широко известен в кругах средств охранно-пожарной автоматики и рассматриваемое решение будет нести этот «отпечаток». Их устройства мягко говоря не отличаются дизайном и продуманностью корпусов, но… цена с лихвой компенсирует все эти недостатки. Стоит отметить весьма неплохую документацию и более-менее нормальную бесплатную техническую поддержку.
Протоколы и интерфейсы
Прежде чем перейти к «железу» очень кратко рассмотрим применяемые протоколы и интерфейсы:
Modbus: промышленный протокол, построенный по принципу «Ведущий» (Master) — «Ведомый»(Slave). В сети Modbus может быть только один ведущий, который опрашивает ведомых и «говорит», что им делать. В качестве среды передачи данных может использовать интерфейс RS-485 (Modbus RTU) или Ethernet (Modbus TCP). Теоретически максимальное кол-во устройств — 247.
Орион: проприетарный протокол компании НВП «Болид», построенный по принципу «Ведущий» (Master) — «Ведомый» (Slave). В качестве среды передачи данных использует по всей видимости модифицированный интерфейс RS-485, благодаря чему максимальная длина линии может достигать 3 км (!). Максимальное кол-во устройств — 127.
ДПЛС (двухпроводная линия связи): проприетарный протокол компании НВП «Болид», построенный по принципу «Ведущий» (Master) — «Ведомый» (Slave). В качестве среды передачи данных использует медный парный кабель (рекомендуется — «витая пара»). Максимальное кол-во устройств — 127+1. Топология — шина (или кольцо) с ответвлениями, максимальная длина линии может достигать 1,5 км (зависит от типа кабеля, сечения жил кабелей и кол-ва подключенных устройств).
RS-485: интерфейс физического уровня, использует для передачи данных «витую пару» (одна «2-wire» или две пары «4-wire», второе встречается реже). Заявленная максимальная длина линии — 1,2 км. Топология — шина.
Как можно видеть, используются достаточно «дальнобойные» линии связи. Во всех протоколах адресация устройств задается «ручками» (предварительное конфигурирование).
Датчики
Полный перечень оборудования см. на официальном сайте производителя.
Контроллер
«Линейка» контроллеров, если так можно выразиться состоит из трех моделей:
Оптимальнее использовать С2000-КДЛ-Modbus, но можно и С2000-КДЛ/C2000-КДЛ-2И с установленным рядом преобразователем протокола С2000-ПП, у которого исполнение корпуса «монтаж на панель».
У приведенных контроллеров также можно выделить следующие характеристики:
Подключение Modbus
Как описывалось ранее, можно использовать или контроллер С2000-Modbus либо преобразователь С2000-ПП. Обе схемы предусматриваются выдачу сигналов по протоколу Modbus RTU 2-wire с помощью RS-485 в качестве ведомого устройства (ведущий у нас — Zabbix или какая-нибудь SCADA-система). Для подключения к серверу можно использовать два метода:
Питание и монтаж
Для питания необходим источник питания 12В DC, желательно стабилизированный и с монтажом на DIN-рейку. Его мощность (обычно указывается либо в мА или А) можно грубо подбирать из расчета 1 контроллер — 500 мА. Резервированный источник питания (со встроенным аккумулятором, РИП) я бы порекомендовал использовать только в случае применения пульта С2000М. И обязательно подключить источник питания к тому же источнику бесперебойного питания (ИБП), что и сервер системы мониторинга.
Можно конечно смонтировать все это на стену, но оставим это для монтажников охранно-пожарных сигнализаций, а сами воспользуемся 3U DIN-рейкой для монтажа в 19″-шкаф (например, ЦМО PS-3U или Cabeus с тем же артикулом, переднюю панель придется выкинуть). В случае использования пульта С2000-М можно применить 19″ заглушку на 4U (желательно перфорированную), которая будет выполнять роль монтажной панели и к которой уже закрепить DIN-рейку для клемм и контроллера. Минус решения — оборудование выступает за монтажную 19″ плоскость.
Собрать и смонтировать систему из комплектующих не должно вызвать вопросов, но обращаю внимание на следующее:
Сборка стенда
Для «практической» части был собран стенд в составе:
Тонкий клиент был немного «допилен»:
Настройка оборудования Болид
Вся настройка производится в среде Windows, соответственно перед началом работ нужно установить драйвер на переходник RS-485/USB, а также две «супер»-программы от НВП «Болид», которые поставляются бесплатно: Orion-prog и Uprog. Далее приборы по отдельности подключается к переходнику RS-485/USB к портам A-B RS-485 «Орион» (используется прямая раскладка, а не как на COM-портах).
ВАЖНО: при всех последующих шагах у С2000-ПП перемычка XP1 на плате должна быть снята.
Шаг 1. Воткнуть в USB- разъем переходник RS-485/USB и посмотреть в диспетчере устройств, какой номер COM-порта назначен переходнику. Драйвера у переходника должны быть установилены без восклицательных знаков в «Диспетчере устройств».
Шаг 2. От имени администратора запустить Orion-prog, выбрать нужный COM-порт и выполнить поиск и посмотреть версию прошивки прибора. Зайти на официальный сайт производителя и проверить наличие более свежей прошивки и при необходимости (скорее всего потребуется) — выполнить обновление (на момент написания статьи: для С2000-ПП — 1.32, С2000-КДЛ — 2.22).
*Прошивка 1.32 по факту у меня ставилась «криво» — в Uprog конфигурация из прибора не считывалась. Поэтому «откатился» обратно на 1.31.
Шаг 3. Установка адреса у приборов (сначала у С2000-ПП, например, 2 и потом у С2000-КДЛ — 3). Для этого запускаем Uprog — у всех приборов по умолчанию адрес 127, поэтому настраивать приборы в начале необходимо по-одному. Более подробное видео от производителя см. YouTube.
Шаг 4. После установки адреса на С2000-КДЛ необходимо задать адреса датчиков в двухпроводной линии связи (ДПЛС). Они также по умолчанию имеют адрес 127 (причем кружочек с датчиком в Uprog не подсвечивается). Считываем конфигурацию прибора (Ctrl+F3) и последовательно подключаем датчики выходам ДПЛС, задавая адреса. При наведении на датчик в контекстном меню «Запрос типа АУ» можно уточнить тип датчика или «Запрос АЦП АУ» — узнать работает ли датчик (например, для магнито-контактного извещателя АЦП при замыкании: 100, а при размыкании: 50). По факту у меня следующая адресная конфигурация: 1 — геркон С2000-СМК, 2 — температура С2000-ВТ, 3 — влажность С2000-ВТ, 4 — протечка С2000-ДЗ, 5 — адресный расширитель С2000-АР1 исп. 02 (с подключенным к нему объемным извещателем Фотон-10М).
Далее переходим на вкладку «Входы» и делаем следующее:
После всех «манипуляций» с С2000-КДЛ выполняем «Запись конфигурации в прибор».
Шаг 5. Настраиваем С2000-ПП.
По вкладке «Прибор» настройки приведены на картинке (это самые «ходовые» и у большинства устройств они идут по-умолчанию). Аналогичные настройки должны быть у COM-порта переходника RS-485/USB и любого другого устройства, подключенного в сеть Modbus. Я для прибора С2000-ПП в сети Modbus выбрал адрес 11 (адрес в системе «Орион» — 2!).
Потом переходим во вкладку «Устройства» и начинаем заполнять «Таблицу зон»:
После настройки С2000-ПП выполняем «Запись конфигурации в прибор».
Шаг 6. Объединяем С2000-ПП и С2000-КДЛ в сеть по RS-485 Орион, присоединяем датчики к С2000-КДЛ (можно «кучкой» под две клеммы), а переходник RS-485/USB подключаем к выходу Modbus C2000-ПП. Перемычку XP1 устанавливаем в замкнутое положение (важно: после установки перемычки нужно перезагрузить прибор сбросом питающего напряжения). Все — система «готова к бою».
Проверяем «работоспособность» в бесплатной консольной программе Modpoll Modbus Master Simulator (далее — «Modpoll»), например, по адресу прошивки «С2000-ПП» или по отдаче информации с С2000-КДЛ по адресу «40000» — это первый датчик:
Прошивки приборов «для ознакомления» можно скачать здесь.
Настройка Zabbix
Предупреждение: Zabbix настраивал в первый раз, как и Linux Mint (так как Zabbix под Windows нет) 🙂
После установки Zabbix, необходимо установить пакеты autoconf, automake, libtool, pkg-config и затем модуль расширения — libzbxmodbus. Про него на Хабре есть отдельная статья (я на нее буду постоянно ссылаться) и он недавно обновился, как раз для работы с Zabbix 4.0. В статье также есть более развернутая информация по протоколу Modbus. Сам модуль и более-менее подробная инструкция лежат на GitHub-е.
Небольшие отличия в установке от указанного на GitHub:
При изучении работы модуля libzbxmodbus стало понятно, что применить схему с пультом С2000М не получится, потому что в этом случае получение данных с термогигрометров выглядит так: запись в регистр 46179 номера нужной зоны и потом забор данных с регистра 46328 — т.е. весьма нетривиально (в «больших» SCADA-системах, такое реализовать возможно, например, в MasterSCADA).
Прописываем в конфигурационном файле etc/zabbix/zabbix_server.conf ссылки на расширение и подключаем «железо» к «серверу» с Zabbix. Для переходника RS-485/USB устанавливать драйвера не пришлось, а вот как понять какой номер USB будет задействован я так и не понял, хорошо что сработало подключение к /dev/ttyUSB0 (посмотреть, что устройство обнаружено в системе можно командой lsusb).
Как и с Windows, проверяем с помощью утилиты Modpoll (я запускал linux i386), что «железки» подключены и информация с них доступна:
Так как в статье описывается процесс настройки на примере Zabbix 2.2 — там интерфейс немного другой, то приведу пояснения и картинки настроек.
Шаг 1. Создаем узел сети и группу, в которые наши узлы будут входить (например, узел — «Контроль состояния окружающей среды» и группу — «Инженерная инфраструктура»):
Настройка > Узлы сети > Создать узел сети > Вводим наши названия > Добавить
Шаг 2. Создадим элементы данных. В статье рекомендуется создавать шаблоны, но так как у нас система не содержит повторяющихся элементов, поэтому пропущу этот шаг. Например, если бы у нас было несколько кондиционеров, подключаемых по Modbus, то можно было бы воспользоваться функционалом системы.
Настройка > Узлы сети > В строке содержащей название нашего узла «Контроль состояния окружающей среды» нажимаем на «Элементы данных» > в появившемся окне нажимаем «Создать элемент данных».
Начинаем «забивать» наши датчики:
Немного о том, в каком виде предоставляются данные при опросе зон.
Допустим, получили ответ в десятичном формате 9148(D). Переведем в шестнадцатеричный формат (HEX): получим 23BC — по инструкции к прибору С2000-ПП это два события с кодами 23(HEX)/35(D) и BC(HEX)/188(D). Далее идем смотрим Таблицу 5. «Список событий (состояний ШС) системы «Орион»». В ней находим, 35 «Восстановление технологического входа» и 188 «Восстановление связи со входом». Переводить D-HEX-D нет необходимости, первое событие — это целая часть от деления полученного значения на 256, а остаток — второе событие (9148=35*256+188). При опросе технологических входов будем забирать, только первое событие (приоритетное), которое «должно» принимать состояния 35 и 36 («Восстановление технологического входа» и «Нарушение технологического входа»). Отбрасывать дробную часть (второе событие) будем используя настройку Элемента данных «Тип информации: Числовой (целое положительное)».
Шаг 3. Заполняем макросы порта и номера устройства:
Настройка > Узлы сети > «Контроль состояния окружающей среды» > выбираем «Макросы»
Шаг 4. Вывод показаний на панель управления:
Стартовый экран > Все панели, выбрать «Создать панель» > в появившемся окошке задать «Имя панели» и пользователя, которому эта панель будет доступна > Нажать «Создать новый виджет» > Тип «Обзор данных», Интервал обновлений «10 секунд», Группы узлов сети «Инженерная инфраструктура» > Добавить > Отрегулировать размер панели и нажать «Сохранить изменения»:
Заключение
Полученная система, благодаря использованию «дальнобойных» протоколов, может стать отличным решением, как для мониторинга серверной и пары кроссовых, офисной зоны (в части контроля обеспечения темперурно-влажностного режима) или даже небольшого ЦОДа. Кто-то может заявить «фу-фу-фу, болид — гадость еще та, нужно использовать ХХХ (подставить что-нибудь из пром. автоматики)» — тоже вариант, но на мой взгляд это будет уже сильно избыточно и к тому же дороже. И небольшой нюанс: как видно, система на Болид достаточно простая (хотя и имеется несколько странная логика), а вот «допилить» решение на пром. контроллерах — порой тот еще «головняк».
UPD. Переходник RS485-USB проработав 3 дня — отвалился. Признан неустойчивым, но годным для пуско-наладки. Был заменен на одно-портовый преобразователь MGate MB3170 производства MOXA (взял из того, что было на руках) — все стало стабильно.
Нужно понимать, что эта статья только пример, как «подружить» Zabbix и Болид. Для реальной реализации можно добавить больше отслеживаемых состояний ДПЛС, а также, например, отрицательные температуры (они обрабатываются несколько иначе).