LXI-совместимые микроконтроллерные гетерогенные ethernet-системы дистанционного технического мониторинга

Предложен подход к организации систем сбора и обработки экспериментальных данных для удаленного наблюдения состояния технических объектов как гетерогенных сетей измерительных микроконтроллерных Ethernet-модулей с поддержкой на межмодульном уровне открытого стандарта LXI. Измерительный LXI-модуль построен как сеть информационных блоков получения данных. Для сопряжения информационных блоков использована микроконтроллерная реализация разнородных технологий промышленных сетей SPI, I2C, 1-Wire, LPC, RS-485. Такая структура позволила использовать для сбора экспериментальных данных промышленные компоненты серийного производства, созданные на основе закрытых технологий и стандартов производителей, и обеспечила возможность подключения таких специализированных сетевых структур к открытым LXI-системам и глобальным сетям Интернет/Интранет. Для улучшения характеристик серийных первичных преобразователей информационных блоков предложено использовать технологию интеллектуальных датчиков по стандарту IEEE-1451.4. К серийному датчику добавлено постоянное запоминающее устройство, где в стандартизованном формате хранятся паспортные и калибровочные характеристики датчика, которые используются для коррекции его выходных данных. Межмодульные взаимодействие реализовано в соответствии с требованиями стандарта LXI. При этом обеспечено адаптацию протоколов стека TCP/IP к ограниченным вычислительным возможностям микроконтроллерных средств. Для конфигурирования измерительных модулей согласно требованиям стандарта LXI обеспечена микроконтроллерная поддержка генерации Web-страницы с возможностью динамической настройки параметров модулей. Для этого разработана микроконтроллерная ограниченная реализация прикладного протокола HTTP с поддержкой обработки данных Web-форм по технологии CGI. Разработаны аппаратно-программные решения для синхронизации микроконтроллерных LXI-модулей на базе протокола сетевой синхронизации IEEE-1588.

Использование встроенных микроконтроллерных средств позволило существенно уменьшить стоимость удаленного мониторинга и Интернет-управления, уменьшить массогабаритные характеристики и энергопотребление системы по сравнению с компьютерными архитектурами. Построение микроконтроллерных систем технического мониторинга по принципу разнородных сетей микроконтроллерных измерительных модулей позволило использовать существующие промышленные сетевые технологии в открытых Ethernet-системах на базе стандарта LXI.