Клиентский модуль программного комплекса мониторинга технологического процесса
модуль мониторинг технологический процесс программа
Программный комплекс мониторинга технологического процесса представляет собой несколько самостоятельно функционирующих программных модулей, разделённых между собой различными устройствами. В зависимости от расположения данных модулей, их можно отнести к одной из трёх категорий:
1)	Клиентский модуль;
2)	Аналитический модуль (локальный сервер);
3)	Облачный сервис.
Клиентский модуль представляет из себя мобильное приложение, разработанное под актуальные версии операционных систем Android и iOS. С помощью него конечный пользователь получает доступ к основному функционалу через использование интуитивно понятного графического пользовательского интерфейса. Данный модуль поддерживает авторизацию, доступ к системе контроля и сигнализации технологического процесса, что позволяет пользователю приложения в режиме реального времени наблюдать за выбранными технологическими параметрами в виде интерактивных графиков, получать статистику, делать заметки и пр. Также предусмотрен дополнительный функционал для пользователей, имеющих статус администратора. Так, такие пользователи имеют посредством пользовательского интерфейса частичный или полный (в зависимости от привилегий) доступ к базам данных, размещенным на локальном сервере, могут анализировать, изменять, удалять и добавлять новые записи в указанные базы.
Так как клиентский модуль является лишь графической обёрткой для взаимодействия с API облачного и локального серверов и не диктует сложных аппаратных требований, то его реализация могла быть выполнена как в виде нативного, так и в виде гибридного или web-приложения, запакованного в исполняемый файл. Авторами был выбран последний вариант ввиду меньших прикладных затрат на реализацию интерфейса и получаемой кроссплатформенности. К тому же возникает возможность использовать в качестве клиента не только мобильное приложение, но и стационарный компьютер или ноутбук. При этом использование сервиса уведомлений позволяет получить основное преимущество нативной реализации – получение уведомлений о критических или близким к критическим показателям технологического процесса, а также по другим установленным триггерам.
Облачный модуль предназначен для регистрации новых локальных серверов, централизованного контроля учётных данных, а также позволяет реализовывать дополнительный функционал, например, резервное копирование всех данных в облачной базе данных. Этот модуль был написан на языке программирования Python 3 с использованием веб-фреймворка Flask. В качестве базы данных была выбрана высокопроизводительная СУБД PostgreSQL, которая позволяет осуществлять более 1000 операций чтения/записи в секунду.
Наиболее важным и технически неоднородным является аналитический модуль, в задачи которого входит:
- получение аналоговых показаний с физических датчиков;
- оцифровка аналогового сигнала;
- сглаживание, калибровка, масштабирование показаний, устранение выбросов;
- анализ полученных показаний, отработка ошибочных сигналов;
- проверка показаний на соответствие определённым триггерам (событиям);
- сигнализация начала, продолжения и окончания события;
- сохранение значений в локальном хранилище.
Аналитический модуль представлен следующими устройствами:
1)	Контроллер с АЦП;
2)	Контроллер-хаб;
3)	Локальный сервер.
В качестве контроллера с АЦП могут быть использованы любые подходящие контроллеры с интерфейсом последовательного порта и поддерживающие специальный протокол взаимодействия с контроллером-хабом. Авторами в качестве такого контроллера была выбрана плата Arduino Uno. Этот выбор определялся доступностью платы, её доступной рыночной стоимостью, а также относительно высокой разрядностью аналого-цифрового преобразователя среди контроллеров близкого ценового сегмента (10 бит). 
В написанной прошивке для платы Arduino Uno используется подключение по последовательному порту со скоростью 115200 бит/с. Данная плата способна одновременно собирать данные сразу с нескольких датчиков. Так, только аналоговых датчиков работающих, например, в режиме 4..20 мА может быть до 6 штук. Общая частота опроса аналоговых датчиков в первоначальной реализации составляла 200 измерений в секунду. Однако, за счёт переписи кода с языка C++ на низкоуровневые вызовы в Assembler’e, итоговая производительность составила 1100 опросов в секунду суммарно по всем датчикам.
При использовании более производительной платы Arduino Mega максимальное количество аналоговых датчиков увеличивается до 16.
Формат протокола взаимодействия контроллера с хабом был выбран таким, чтобы он был совместим со встроенным в среду разработки Arduino IDE плоттером по последовательному соединению. Это позволяет производить с помощью стандартных средств отладку контроллеров и калибровку аппаратной части комплекса.
В качестве контроллера-хаба предполагается использование более производительные устройства, в задачи которых будет входить не только получение и отправка “сырых” данных, но и их обработка, нормализация, распределение и пр. Для этих целей предлагается использование одноплатного компьютера Raspberry PI, который может подключить к себе только по цифровым портам GPIO до 28 плат микроконтроллеров. Программное обеспечение написано на языке программирования Python и выполнено в виде микросервисов.
Автоматизированные установки какого-либо технологического процесса
Динис
Хабибнасов
Рустемович
Руководитель
Отсутствует
Отсутствует
-
-
РОССИЯ
Динис
Хабибнасов
Рустемович
Руководитель
РОССИЯ
50.43.15
Системы автоматического управления, системы автоматического регулирования и системы автоматического контроля для непрерывных процессов
02.02.AC
AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
Анастасия
Остапчук
Витальевна
Помощник программиста
РОССИЯ
Динис
Хабибнасов
Рустемович
Руководитель
РОССИЯ
Екатерина
Шулаева
Анатольевна
Помощник руководителя
РОССИЯ
Александр
Иванов
Николаевич
Программист
РОССИЯ
ФОНД СОДЕЙСТВИЯ ИННОВАЦИЯМ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ"
1027739479734
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере"
Федеральные государственные бюджетные учреждения
Динис
Хабибнасов
Рустемович
Физическое лицо
РОССИЯ