Беспроводное решение для мониторинга осадки зданий.

Схема решения для мониторинга здания.

Британская компания BOX Telematics специализируется на создании автоматизированных систем и имеет большой опыт в разработке беспроводных решений для рынков М2М (Machine-to-Machine), мобильной телематики и телеметрии.

Сегодня в этой области BOX Telematics признана одним из ведущих британских поставщиков.

Необходимость мониторинга осадки зданий дала возможность специалистам компании еще раз применить свой опыт для создания автоматизированных систем контроля.

Осадка здания происходит из-за нестабильности почвы.

А причинами могут быть многие факторы: высокое содержание глины в грунте, протекающие трубы канализации, сдвиги почвы.

Осадку здания способны вызвать даже сильно разросшиеся корни деревьев.

Особенно опасно, когда она происходит неравномерно, поскольку в здании появляются трещины (преимущественно вокруг дверных и оконных проемов). Ежегодные убытки из-за осадки зданий достигают миллионов долларов.

Для того чтобы своевременно обнаружить эти нежелательные явления, принять необходимые меры и избежать серьезного ущерба, приходится регулярно вызывать дорогостоящих специалистов для проведения измерений, которые требуют больших затрат времени и средств. Однако подобные инспекции возможны не чаще одного раза в неделю, а этого недостаточно для того, чтобы вовремя заметить опасные изменения. Решением проблемы могла бы стать автоматизированная система мониторинга здания.

Требования к проекту

Для создания работающей автоматизированный системы мониторинга осадки здания,сертифицированной для применения в Великобритании и Европе в целом необходимо,чтобы:
– сенсоры наклона формировали самоорганизующуюся, самовосстанавливающуюся ZigBee-сеть;
– данные поступали через GPRS-шлюз;
– беспроводная сенсорная сеть (БСС) соответствовала строгим требованиям энергосбережения (максимальное годовое потребление – 2500 mA/h на узел при тестовом режиме не больше 30 минут в год);
– батарейный отсек был доступен для того,чтобы техник мог легко заменить элементы питания, не задевая других компонентов системы;
– срок работы батарей превышал 12 месяцев;
– применялись батареи типа AA, 1,5V емкостью не менее 3000 mAh;
– сеть включала больше 50 узлов.
Система BOX Telematics должна каждый день получать информацию, сохранять ее в базе данных и доставлять на шлюз Box Gateway. Для этого нужно, чтобы показания сенсоров через определенные промежутки времени собирались и передавались с помощью узлов SlaveBOX по стандарту ZigBee.

Плата MeshBean и сенсор наклона

Воплощение проекта

Решая эту задачу, BOX Telematics с MeshNetics, разработчиком БСС и специалистом по ZigBee/802.15.4, совместно создали беспроводную сенсорную систему для дистанционного мониторинга зданий.

В качестве платформы были использованы специально настроенные беспроводные платы MeshBean (MeshNetics) с установленным на них системным ПО eZeeNet (MeshNetics).

Платы MeshBean были односторонними для удобного монтирования в защитный корпус, в качестве которого использован IP65 с удобным доступом к батарейному отсеку. Корпус имел надежные скобы для монтажа, гарантирующие его неподвижность во время работы. Для сенсоров наклона использовался RS232-интерфейс, который осуществлял коммуникацию с сенсором во время активации узла. Такой же интерфейс применялся для коммуникации со шлюзом BOX.

BOX Gateway шлюз + узел-координатор

Для успешного воплощения этого проекта необходимо было создать недорогую,эффективную БСС, обеспечивающую постоянный приток критической информации о состоянии здания.

Беспроводные узлы с измеряющими сенсорами разместили внутри здания и по его периметру. Они сформировали самонастраивающуюся сеть благодаря зашитому в них системному ПО eZeeNet,поддерживающему ZigBee-стандарт. Сенсорные данные передавались на узел-координатор и далее через GPRS-шлюз на сервер компании. Данные записывались в базу данных,после чего формировались соответствующие отчеты. Весь процесс был полностью автоматизирован. Также был создан удобный интернетпортал, обеспечивающий круглосуточный доступ к данным.

Пример отчета, полученного через интернет-портал

Это решение позволило практически непрерывно получать данные и давать точную оценку состояния здания. Автоматизированное решение дало возможность также избавиться от значительных трудозатрат.

Результат проекта – быстрота сбора, точность данных, безопасность, экономия В результате удачного сотрудничества двух компаний и успешной перенастройки уже существующих плат, работающее решение было создано менее чем за четыре месяца.

Разработанная система позволила собирать данные практически непрерывно, благодаря чему стало возможным получать точную и своевременную информацию о состоянии здания и в случае необходимости принимать превентивные меры. Кроме того, и это немаловажно, система дала ощутимую экономическую выгоду – отпала необходимость выезда инженеров на места и ручного сбора данных. Беспроводное решение позволило значительно сэкономить и на прокладке проводов в здании, ведь стоимость такой прокладки может достигать 300 долларов за метр!

Пример расположения датчиков в здании

«Беспроводная технология M2M – это будующее удаленных измерений,» – говорит Чарльз Джоэл, лидер проекта из BOX telematics. «Занимаясь разработкой новейших M2M платформ и BOX Gateway шлюзовых решений с доступом через Интернет, продолжая исследования в области беспроводных соединений и сотрудничая с БСС специалистом MeshNetics, BOX telematics остается на острие технологического прогресса. Удаленные измерения параметров здания, передаваемые через шлюз BOX gateway, являются очень важной информацией и позволяют принять быстрые и точные решения без необходимости выезжать на место».