Mikroklimat przez radio cz. 1

---

Dariusz Grobel, Andrzej Łobzowski, Wojciech Szkolnikowski LAB-EL Elektronika Laboratoryjna S.J. artykuł publikowany w piśmie POMIAR nr 5/2008

---

W okresie kilku ostatnich lat dość znacznie wzrosła liczba instalowanych przez firmę LAB-EL stacjonarnych systemów monitoringu parametrów środowiskowych w różnego rodzaju pomieszczeniach (hurtownie, magazyny, archiwa, itp.). Jest to spowodowane nowymi wymogami stawianymi przez zmieniane na skutek dyrektyw Unii Europejskiej, polskie prawo. Warunki środowiskowe, takie jak temperatura, wilgotność względną czy ciśnienie panujące w pomieszczeniu, to jego mikroklimat. Pomiar i ciągła rejestracja parametrów mikroklimatu, stanowi jeden z ważniejszych elementów jakościowych. Większość systemów monitoringu stanowią systemy stacjonarne, w których czujniki pomiarowe podłączone są do koncentratorów danych przy wykorzystaniu linii przewodowych. Instalacja sieci kablowych jest w wielu przypadkach trudna i nawet niebezpieczna z uwagi na duże wysokości pomieszczeń. W takich przypadkach firma LAB-EL oferuje systemy bezprzewodowe, z radiową transmisją danych. Taki system zostanie zaprezentowany w trzyczęściowym artykule, w którego pierwszej części zaprezentujemy Państwu nowy produkt firmy LAB-EL - rejestrator temperatury i wilgotności LB-525 (rys. a), w drugiej - opiszemy standard EL-WAVE oraz przedstawimy rozbudowany system radiowej transmisji danych mikroklimatycznych, natomiast w trzeciej  - oprogramowanie LOGGER oraz program LBX wzbogacone o funkcje obsługi systemu radiowego.
Przyrząd LB-525 przeznaczony jest do pomiaru i rejestracji temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniach. Zasilany jest z wewnętrznej długowiecznej baterii lub zasilacza zewnętrznego. Rejestrator posiada interfejs radiowy pracujący w ogólnie dostępnym paśmie 433 MHz. Bieżące dane pomiarowe, jak również dane zapisywane w pamięci urządzenia, mogą być transmitowane bezprzewodowo do komputera poprzez interfejs radiowy LB-526 (rys. b) lub, omawiany już na łamach pisma „Pomiar”, odpowiednio wyposażony w moduł radiowy, koncentrator LB-487. Rejestrator LB-525 obsługuje opracowany przez LAB-EL standard transmisji danych o nazwie EL-WAVE. Wraz z urządzeniem dostarczany jest specjalizowany program LOGGER realizujący kompleksową obsługę systemu.
LB-525 wyposażony jest w wyświetlacz LCD, na którym naprzemiennie wyświetlane są mierzone wartości temperatury i wilgotności. W celu wyróżnienia, temperatura jest wyświetlana zawsze ze znakiem (+ lub -), natomiast wilgotność bez znaku. W przypadku wystąpienia sytuacji szczególnej, na wyświetlaczu pojawiają się dodatkowe symboliczne komunikaty informujące o stanie zegara, zasilania czy kalibracji przyrządu. Podczas zasilania z baterii, przyrząd realizuje algorytm oszczędnościowy, dzięki czemu spodziewany czas życia baterii wynosi około 2 lat (przy założeniu odpytywania o bieżące wyniki pomiarów przez interfejs radiowy nie częściej niż raz na minutę). Zastosowany algorytm skutkuje spowolnieniem pracy urządzenia i należy się liczyć z wydłużonym czasem oczekiwania na nawiązanie łączności oraz wymianę danych z urządzeniem poprzez interfejs radiowy. Stan baterii jest kontrolowany dzięki cyklicznym pomiarom napięcia. W przypadku wykrycia słabego stanu baterii, na wyświetlaczu LCD wraz z bieżącymi pomiarami wyświetlany jest naprzemiennie komunikat „bAt”. Pomimo tego, wszystkie funkcje urządzenia są nadal czynne. W przypadku wykrycia krytycznego stanu baterii dalsze pomiary i rejestracja są zatrzymywane, a zapisane w pamięci dane są dostępne wyłącznie poprzez interfejs radiowy. Pozostawienie przyrządu w tym stanie na dłuższy czas, może spowodować całkowite rozładowanie baterii, co z kolei może doprowadzić do utraty danych zapisanych w pamięci. Wymiana baterii jest czynnością serwisową wykonywaną na zamówienie w siedzibie firmy LAB-EL.
Dane pomiarowe zapisywane są w pamięci przyrządu z krokiem w zakresie 1 do 255 minut. Maksymalna liczba punktów pomiarowych (rekordów) możliwa do zapisania w pamięci wynosi 30480 dla termometru i 15240 dla termohigrometru. W przypadku zapełnienia pamięci nowe dane zapisywane są w miejscu danych najstarszych.
Przyrząd LB-525 na bieżąco informuje o przekroczeniu w trakcie trwania rejestracji, zadanych progów temperatury i wilgotności poprzez miganie wyświetlanego na LCD wyniku pomiaru. Dla każdej wielkości, temperatury i wilgotności są przewidziane dwa progi, dolny i górny. Przekroczenie jednego z tych progów podczas rejestracji pomiarów do pamięci powoduje sygnalizację alarmu. Sygnalizowanie stanu alarmowego oznacza przekroczenie zadanej wartości granicznej w chwili dokonywania pomiaru lub w historii zapisanej w pamięci czyli pierwsze wystąpienie sytuacji alarmowej włącza sygnalizację wystąpienia stanu alarmowego. Możliwość skasowania sygnalizacji stanu alarmowego (kwitowanie alarmu) jest możliwe jedynie przy wykorzystaniu oprogramowania LOGGER.
Istnieje możliwość jednoczesnej współpracy wielu LB-525 z jednym interfejsem LB-526 lub koncentratorem LB-487. W celu jednoznacznej identyfikacji każde urządzenie posiada nadany unikatowy adres. Wraz z każdym rejestratorem LB-525 dostarczany jest plik z kluczem autoryzacyjnym związanym z indywidualnym adresem urządzenia. Specjalizowany program LOGGER współpracujący z interfejsem LB-526 próbuje nawiązać łączność tylko z tymi urządzeniami, do których posiada klucze autoryzacyjne.
Urządzenie może być wyposażone w jedną z trzech rodzajów anten :

• Antena prętowa o długości około 17cm. LB-525 jest standardowo przystosowywany do współpracy z tą anteną. Na czas transportu lub z innego powodu antenę można odłączyć od urządzenia;

• Antena ze złączem SMA. Jest to wykonanie na specjalne zamówienie. Do złącza SMA można dokręcić dowolną antenę innego producenta wyposażona w gniazdo SMA i dostosowaną do pasma 433MHz. Można też zastosować kabel koncentryczny, służący do wyniesienia docelowej anteny w inne miejsce oddalone od LB-525, np. na zewnątrz budynku. Taki sposób daje możliwość dołączenia np. anteny kierunkowej (np. antena Yagi) wielokrotnie zwiększającej zasięg urządzenia;

• Antena wewnętrzna. Odznacza się najmniejszym zyskiem ze wszystkich przedstawionych rozwiązań lecz sprawia, że rejestrator jest mniejszy i bardziej zwarty. Rozwiązanie to może znaleźć swoje zastosowanie tam, gdzie względy wizualne (dyskretny wygląd) są priorytetowe, np. instalacja w muzeach, galeriach sztuki itp.

Interfejs radiowy LB-526 pośredniczy w wymianie danych pomiędzy rejestratorami LB-525, a programami LOGGER i/lub LBX. Interfejs jest dołączany do portu USB, poprzez który jest także zasilany. Na obudowie interfejsu LB-526 występują trzy dwukolorowe diody informacyjne. Dioda oznaczona literą R (Radio) informuje o nadawaniu i odbiorze danych drogą radiową. Dioda oznaczona litera K (Komunikacja) informuje o wymianie danych pomiędzy interfejsem a komputerem. Zielony kolor oznacza nadawanie, a czerwony odbiór danych przez interfejs. Dioda oznaczona literą S (System) oznacza prawidłowe rozpoznanie urządzenia przez system operacyjny. Do prawidłowego działania LB-526 niezbędne jest zainstalowanie sterowników, które dostarczone są z programem LOGGER. Żeby uniknąć problemów z instalacją sterowników, przed pierwszym dołączeniem interfejsu do portu USB komputera najpierw należy zainstalować program.
W przypadku zastosowania (wyposażonego w moduł radiowy) koncentratora LB-487, transmisja danych odbywa się za pośrednictwem portu Ethernet. Pozwala to na wygodną instalację radiowego systemu monitoringu w dużych obiektach, które posiadają rozbudowaną wewnętrzną sieć informatyczną LAN.