Bezprzewodowy monitoring parametrów środowiskowych – system firmy Produal

Fot. 1. Stacja bazowa FLTA (master)

Jednym z częstych problemów instalacyjnych w trakcie realizacji monitoringu parametrów klimatu w instalacjach inteligentnych budynków jest brak możliwości ułożenia przewodów w lub na ścianach budynków albo nadmierny koszt takiego oprzewodowania.

Sytuacja taka ma zazwyczaj miejsce w budynkach, gdzie prowadzenie prac instalacyjnych wymaga specjalnej zgody (np. w budynkach muzealnych), w budynkach o specjalnej konstrukcji (np. szklane lub drewniane ściany) lub kiedy na ścianach zamontowane są urządzenia albo elementy przytwierdzone na stałe (np. płytki, kafelki itp.). Podobne problemy napotyka się także, gdy przewody należy ułożyć w ziemi - do budynku lub urządzeń oddalonych, np. generatory, agregaty, garaże, itp.

SYSTEM MONITORINGU BEZPRZEWODOWEGO

Rozwiązaniem tych i podobnych problemów instalacyjnych może być zastosowanie systemu bezprzewodowego monitoringu parametrów oferowanego przez firmę Produal Oy. Składa się on z lokalnych urządzeń monitorujących - czujników bezprzewodowych pracujących w trybie slave oraz urządzenia nadzorującego - stacji bazowej pracującej w trybie master.

Cały system monitorujący może zawierać maksymalnie 63 urządzenia master (stacja bazowa), przy czym każda stacja master może komunikować się z maksymalnie 99 urządzeniami slave (czujniki bezprzewodowe). Maksymalny zasięg sygnałów w przestrzeni otwartej (widoczność stacji bazowej przez czujnik) to 500 m.

W budynkach zasięg zależy od konstrukcji ścian, umieszczenia nadajników i odbiorników, ilości oraz rodzaju zaburzeń i wynosi od 20 do 100 m. Zasięg ten można zwiększyć, stosując wzmacniacze sygnału (repeatery), przy czym do jednej stacji bazowej można dołączyć aż osiem repeterów.

TRANSMISJA DANYCH

Fot. 2. Pomieszczeniowy przetwornik temperatury TEFL z zadajnikami

Komunikacja bezprzewodowa odbywa się w paśmie o częstotliwości 868,3 MHz i ma charakter dwukierunkowy (z potwierdzeniem). Pozwala to na przesyłanie nie tylko informacji o wartości monitorowanych parametrów, ale także sygnałów sterujących do modułów I/O oraz alarmów: awarii nadajnika, stanu połączenia ze stacją bazową, stanu połączenia i wyczerpania baterii nadajnika.

Każdy nadajnik może wysyłać, w zależności od konstrukcji i typu, do czterech sygnałów, takich jak bieżąca temperatura, wilgotność, nastawa temperatury, poziom oświetlenia, poziom dwutlenku węgla, sterowanie biegami wentylatora oraz dodatkowe sygnały binarne lub analogowe.

Dowolny z sygnałów przesyłany do stacji bazowej może być wystawiony na jedno z ośmiu wyjść analogowych stacji bazowej i tu wykorzystywany do sterowania bądź alarmowania. Wszystkie sygnały przesyłane drogą radiową mogą być przesłane po protokole Modbus RTU ze stacji bazowej do nadrzędnego sterownika bądź do systemu BMS.

STACJA BAZOWA

Fot. 3. Zewnętrzny przetwornik temperatury TEUFL

Cechy charakterystyczne stacji bazowej (Master) to:

• obsługa do 99 czujników bezprzewodowych,
• komunikacja Modbus RTU RS-485 lub dwustanowe wyjście alarmowe,
• osiem wyjść analogowych: 0...10 V ,
• wbudowany panel do konfiguracji i odczytu parametrów bieżących,
• montaż na szynie DIN.

CZUJNIKI BEZPRZEWODOWE DO POMIESZCZEŃ

Czujniki pomieszczeniowe umieszczone są w estetycznej, łatwej do montażu na ścianie obudowie o IP20. Czujnik, w zależności od typu, może przesyłać do stacji bazowej informacje o wartości temperatury i wilgotności pomieszczenia oraz nastawy temperatury i biegu wentylatora. Nastawy dokonywane są za pomocą odpowiednio: potencjometru oraz pięciopozycyjnego przełącznika umieszczonych na obudowie.

Dodatkowo nadajnik pomieszczeniowy może być wyposażony w wyświetlacz służący do bieżącego odczytu parametrów. Każdy tego typu czujnik jest zasilany z baterii litowej 3,6 V / 2 Ah zaprojektowanej specjalnie do pracy z urządzeniami bezprzewodowymi i dostarczanej wraz z urządzeniem. Wartości pomiarowe oraz nastawy są przesyłane do stacji bazowej zdarzeniowo, tzn. po zmianie wartości oraz dodatkowo raz na godzinę, aby upewnić się o poprawności transmisji.

Taki sposób przesyłania danych zapewnia z jednej strony długi czas pracy na jednej baterii (około 6 lat), z drugiej zaś pozwala na pracę z aktualnymi wartościami pomiarów i nastaw. Niezależnie od transmisji wartości nadajnik przesyła także komunikaty alarmowe o konieczności wymiany baterii (gdy jej pojemność spadnie poniżej 5%) oraz o problemach komunikacyjnych.

CZUJNIKI BEZPRZEWODOWE ZEWNĘTRZNE

Fot. 4. Schemat transmisji radiowej w systemie Produal

Przeznaczone do pracy na wolnym powietrzu bezprzewodowe czujniki zewnętrzne są wytwarzane w obudowach o IP54 wyposażonych w zewnętrzną antenę. Czujniki mierzą temperaturę i wilgotność powietrza oraz mają dodatkowe wejścia. W zależności od typu, można do nich bezpośrednio podłączyć czujnik natężenia oświetlenia, zewnętrzny czujnik temperatury lub urządzenie wysyłające sygnał analogowy 0...10 V.

Czujniki te, podobnie jak czujniki pomieszczeniowe, są zasilane z baterii litowej umieszczonej wewnątrz obudowy. Transmisja sygnałów pomiarowych odbywa się nie zdarzeniowo, ale cyklicznie. Częstotliwość przesyłania danych ustawia się za pomocą zadajnika wewnętrznego i można ją ustalić w zakresie od 6 sekund do 30 minut. Podobnie jak w przypadku czujników pomieszczeniowych, niezależnie przesyłane są alarmy wyczerpania baterii i błędów sieci.

MODUŁ RYFL, CZUJNIK PIR

Fot. 5. Narzędzie konfiguracyjne/serwisowe FLSER

W sieci bezprzewodowej mogą pracować także specjalne moduły: wejść/wyjść oraz bezprzewodowy czujnik PIR. Moduł wejść/wyjść (RYFL) wymaga zewnętrznego zasilania 230 lub 24 VAC i ma dwa konfigurowalne wejścia, mogące pracować jako binarne lub analogowe (0...10 V), oraz dwa konfigurowalne wyjścia - analogowe 0...10 V lub binarne (przekaźniki, triaki) z możliwością sterowania różnymi typami siłowników.

Moduł oferowany jest w obudowie o IP54 z wejściem do połączenia zewnętrznej anteny. Bezprzewodowy czujnik PIR służy do wykrywania obecności osób w pomieszczeniu. Oferowany w standardowej obudowie o IP20 czujnik jest zasilany z wewnętrznej baterii litowej 3/6 V / 2 Ah. Dostępna jest także wersja PIR z czujnikiem natężenia oświetlenia w jednej obudowie.

KONFIGURACJA

Niezależnie od liczby i układu wybranych elementów, konfiguracja stacji bazowej oraz dowolnego czujnika zajmuje około 5 minut. Konfiguracja systemu jest realizowana za pomocą przenośnego bezprzewodowego narzędzia serwisowego, które pełni funkcję programatora, analizatora siły sygnału oraz repeatera.

Za pomocą urządzenia serwisowego można przeprowadzić analizę działania całej sieci bezprzewodowej i wprowadzić niezbędne poprawki w jej konfiguracji. Szczegółowe dane na temat rozwiązania dostępne są pod adresem www.produal.com w sekcji Wireless Transmitter lub u przedstawiciela firmy Produal w Polsce

Adrian Jastrzębski
Produal Oy
www.produal.pl