JetDevice
Разработка устройств на микропроцессорах в Туле
О нас
Услуги
Проекты
Заказать
Контакты

Удаленное управление техническими объектами через сеть интернет


Автор: Юрасов Евгений Владимирович. Дата публикации: 30.03.2010

Во все времена существовала проблема передачи управляющего воздействия на большие расстояния. Например, запуск ракеты, подрывные работы, управление оборудованием, которые находятся в зоне опасной для человека. Обычно эта проблема решается с использованием проводной или радиосвязи. Однако подобные системы работают на крайне малых расстояниях. Проводные сети тяжелы в обслуживании, требуют затрат на поддержание работоспособности. Управление через сеть Интернет лишено подобных недостатков. Управляющий сигнал может быть принят в любой точке земного шара, где есть Интернет. Однако есть недостаток: длительность передачи управляющего воздействия. Что определяет сферу применения данного типа управления техническими объектами. Управление через сеть Интернет применяется в тех случаях, когда управление не должно происходить в реальном времени, а важен лишь факт получения управляющего сигнала. Также применяется для мониторинга медленно протекающих процессов (контроль температуры, давления, влажности, расход воды).

В настоящее время существует множество способов выхода в Интернет: ADSL, DialUp, GPRS, WiFi, WiMax, 3G, 4G, LAN и т.д. Для удаленного управления подходят только беспроводные технологии: GPRS, WiMax, WiFi, 3G, 4G. Однако, оборудование для выхода в Интернет через WiFi, WiMax, 3G, 4G весьма дорогое, к тому же зона покрытия этих сетей на сегодняшний день очень ограничена. Следовательно, единственная доступная технология, позволяющая осуществить удалённое управление - GPRS. Для выхода в Интернет необходим модем. Однако, модем - всего лишь посредник между каналом передачи данных и устройством сбора информации. В качестве последнего можно использовать персональный компьютер (что довольно дорого) или микроконтроллер. Настоящая статья посвящена описанию методов удалённого управления на базе микроконтроллера. Микроконтроллер общается с GPRS модемом посредством AT-команд. AT-команды - текстовые строки с указаниями действий, которые должен выполнить модем. Для выхода в Интернет микроконтроллер посылает в модем определённый набор AT-команд. После установления канала связи с удалённым компьютером, контроллер принимает от него команды и генерирует соответствующее управляющее воздействие на исполнительные элементы (рисунок 1).

JetDevice - Принцип удалённого управления


Рисунок 1. - Принцип удалённого управления.

На сегодняшний день продаётся огромное количество GPRS-модемов, однако для организации удалённой связи подходят далеко не все. Главный критерий отбора модема - присутствие TCP/IP стека (программа, которая позволяет модему выходить в Интернет и проводить основную работу по шифровке/дешифровке информации перед отправкой в сеть). Этим критериям удовлетворяет модем WISMO-228 (рисунок 2). Для связи с микроконтроллером в этом модеме используется порт RS-232C. Через этот порт осуществляется управление модемом и обмен информацией с удалённым компьютером.

JetDevice - Внешний вид GPRS модема WISMO-228


Рисунок 2. - Внешний вид GPRS модема WISMO-228

Однако только лишь вывести микроконтроллер в Интернет не достаточно для организации связи с удалённой машиной. Для того чтобы связать два компьютера через сеть Интернет, необходимо, чтобы каждый из них знал адрес своего партнёра. Существует два решения проблемы: обеспечение каждого из модемов постоянным адресом (это платная услуга) или использование третьего компьютера (сервера) с постоянным адресом. Обычно используется второй вариант, так как удалённый сервер помимо установления связи между удалёнными модемами можно использовать для других задач: ftp-сервер, PHP-сервер, HTML-сервер, сервер статистики и т.д.
Упрощённо принцип связи двух модемов через сеть Интернет представлен на рисунке 3. Пользователь (человек, задача которого управлять удалённым процессом) со своего компьютера выходит в Интернет. После чего он запускает программу, с помощью которой он получит доступ к удалённому устройству. Эта программа подключается к одному из портов сервера (его адрес неизменен и известен программе). Удалённое устройство также, зная адрес сервера подключатся к нему, но уже к другому порту (на рисунке 2, порт1 и порт2). Задача сервера перенаправить данные из первого порта во второй и из второго в первый, обеспечив, таким образом, прямой канал связи.
Однако описанная система состоит из довольно большого количества звеньев и каждое из них должно работать согласованно со всеми остальными.

JetDevice - Принцип удалённого управления через сеть Интернет


Рисунок 3. - Принцип удалённого управления через сеть Интернет

Настройка, создание, а тем более обучение разработки такого рода систем - задача сложная, требующая знаний в области аналоговой, цифровой электроники, теории сетей, программирования. Однако сейчас существует большое количество прикладных программ позволяющих моделировать разные звенья системы. Например, пакет ISIS Proteus. Эта программа позволяет эмулировать AVR микроконтроллеры с подключённым ко внешнему порту компьютера модемом. Таким образом, появляется возможность отлаживать всю систему без использования реального микроконтроллера. Это также открывает огромные перспективы в обучении, ведь студент может остановить программу в любой момент и оценить, что происходит. При этом внешний модем работает с реальным Интернетом, эмуляция максимально приближена к реальности.
Для написания программ для AVR микроконтроллеров используется пакет BasCom AVR. Этот компилятор позволяет писать программы на самом простом языке Basic. Это серьёзно уменьшает сроки разработки системы. По статистике, студенты осваивают быстрее всего именно Basic. Следовательно, скорость освоения материала резко повышается. Также немаловажную роль играет то, что программа внутри контроллера и программа на сервере и на компьютере конечного пользователя пишутся на одном языке. Студент сможет написать все алгоритмы системы, изучив всего один язык программирования. В заключении хочется сказать, что система образования в России построена таким образом, что студенты изучают все дисциплины отдельно друг от друга. Однако именно междисциплинарные науки сегодня наиболее перспективны. Мы попытались связать воедино Интернет - технологии, микропроцессорную технику, механику, электротехнику, программирование. Это открывает огромные перспективы для молодых специалистов.

Копирование, размещение или любое другое использование информации с данного сайта без разрешения автора строго запрещено!

Copyright © 2008 - 2017, JetDevice, E-mail: