Поиск оптимального решения при организации автоматизированных комплексов на обширных территориях приводит к целому комплексу проблем, одна из которых - организация надежной связи между удаленными объектами и пунктами сбора и анализа информации. Эта задача на территории нашей страны обретает свои, иногда не до конца понимаемые за рубежом оттенки. Климатические условия, масштабность, большие расстояния и человеческий фактор сплелись здесь в один узел противоречивых требований. Не секрет, что проводные линии связи наиболее надежны, но при построении протяженных каналов передачи информации могут стать нерентабельны. Кроме того с сожалением приходится признать факт, что как показала практика, в густонаселенных районах нередки случаи вандализма с стороны "охотников за медью", разрушающих дорогостоящие коммуникации.
Поэтому при построении распределенных сетей телеметрии и управления радиосвязь зачастую оказывается единственно приемлемым решением. Хотя и здесь масса сложностей. Выбор аппаратуры, частотного диапазона и мощности, обеспечивающих надежную связь в условиях загрязненного промышленными помехами радиоэфира с одной стороны и не создание помех собственными сигналами другим радиостанциям часто подталкивают к использованию дорогостоящих импортных систем цифровой беспроводной связи, которая к тому же с трудом лицензируется на территории России.
Нам хотелось бы поделиться опытом построения распределенных телеметрических сетей на площадях в несколько десятков квадратных километров на основе отечественной системы Невод. Основу этой универсальной беспроводной системы связи составляют радиомодемы "Невод" московской фирмы "Геолинк Консалтинг" и наборы антенно-фидерных устройств. Гибкая система настройки модемов позволяет программировать их для работы в составе радиосетей самых разнообразных конфигураций: "звезда" с центральным пунктом сбора данных, разветвленных типа "дерево" с промежуточными пунктами ретрансляции и/или обработки информации, протяженными типа "цепь", а также их комбинаций.
Задание режимов работы через последовательный порт происходит буквально за минуту и может производиться как в стационарных условиях, так и непосредственно на удаленном объекте с помощью портативного компьютера, что существенно при изменении конфигурации сети, поскольку не требует демонтажа оборудования. Если модем используется для непосредственного сбора информации с датчиков, установленных на удаленном объекте, то и модем, и контроллеры датчиков (типа ADAM фирмы Advantech или GL-ADAM фирмы "Геолинк Консалтинг") объединяются в проводную сеть стандарта RS-485 (стандарт RS-232 или RS-485 выбирается перемычками на плате модема). Это наиболее простой, но не оптимальный вариант. Лучше, если между датчиками и модемом будет установлен контроллер для промежуточной обработки информации(типа ADAM4500). Он поможет оптимизировать процесс сбора данных и трафик радиоканала, и как следствие, повысить надежность обмена информацией.
Чувствительность приемного тракта модема такова, что стабильная связь возможна даже при полезном сигнале, уровень которого едва превышает уровень шумов, что при мощности 100 мВт на частоте 434 Мгц обеспечивает в условиях прямой видимости дальность связи более 7 км. При наличии мощных импульсных помех, порождаемых грозовыми разрядами, ЛЭП, промышленными предприятиями и транспортными путями, модем способен обнаруживать и корректировать неизбежно возникающие при этом ошибки в принимаемых пакетах, что обеспечивает устойчивость сети в сложных метеорологических и техногенных условиях.
В сочетании с модемами, как правило, мы используем три типа антенных устройств: J-образную антенну (3/4 длины волны) и укороченную на объемном резонаторе с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности (усиление 3 дБ), а также направленную 5-ти-элементную антенну с J-образным вибратором (усиление 9 дБ). Применение узкополосных направленных антенн позволяет увеличить дальность и надежность связи при одновременном ослаблении помех и снижении загрязнения эфира. С другой стороны, при организации пунктов сбора или ретрансляции, когда радиосвязь должна быть установлена в нескольких направлениях, применяются ненаправленные антенны. Укороченная антенна как наиболее неприметная, используется на удаленных неохраняемых объектах с повышенным риском случаев вандализма. При необходимости, антенна может быть установлена даже внутри кирпичного помещения, не имеющего окон, но при этом, естественно, уменьшается дальность связи.
Упомянутая выше дальность более 7 км была получена в условиях "прямой видимости" с применением пары модемов системы Невод с ненаправленной J-образной и направленной антеннами. При этом системой обеспечивалось отношение сигнал/шум более 10 дБ. Понятие "прямая видимость" относительно. Например, узкая лесополоса, загораживающая обзор с одного объекта на другой, не будет служить существенной помехой при организации связи, и выбор вида антенн, высота их установки и ориентация во многом зависят не только от конфигурации сети, но и от особенностей объекта.
При настройке каналов передачи телеметрической информации очень полезной оказывается функция, превращающая радиомодем в радиомаяк, который может работать в режиме передачи немодулированной несущей, пакетном режиме (посылка состоит из сообщения, включающего номер модема и порядковый номер пакета), а также смешанном. Так, при предварительной проверке качества связи в сети типа "звезда", установленный на предполагаемом пункте сбора информации модем переводится в режим маяка, и его сигнал принимаемый на удаленных объектах, позволяет выбрать оптимальный тип антенны, место и способ ее установки. Конечно, чем меньше препятствий на пути распространения радиоволн, тем меньше их затухание, поэтому по возможности антенны устанавливаются на мачтах, столбах или башнях, хотя при решении многих практических задач не требуется и этого.
При построении разветвленных и протяженных сетей в "Невод" предусмотрен режим ретрансляции данных. Это позволяет увеличивать дальность связи без увеличения выходной мощности с использованием "мостов", в роли которых могут выступать как выделенные модемы, так и модемы других удаленных объектов сети, работающие в режиме логической адресации (режим логической адресации позволяет обратиться с пункта сбора данных к модему конкретного объекта).
Высокая гибкость конфигурирования "Невода", позволяющая строить легко масштабируемые распределенные сети телеметрии, значительно сокращает время их разработки. Качество приемно-передающей части, обеспечивающее высокую надежность связи, не раз выручали нас на сложных с точки зрения радиообмена удаленных объектах.
