Встраиваемый промышленный компьютер для мониторинга формирования селевых потоков

Согласно сайту geology.com, «сель — это поток грязи, песка, почвы, минеральных частиц, воды и воздуха, который движется вниз по склону под действием силы тяжести, где не менее 50% объема состоят из песка, камней и более крупных объектов.»

Как и при других стихийных бедствиях, необходимо устранять наиболее серьезные угрозы, вести подготовку к возможным разрушениям и использовать точные технологии прогнозирования, которые позволят предотвратить гибель людей.

Задача

Почти половина территории Тайваня - это горные лесные районы (46,99%), где часто возникают селевые потоки, особенно крупные катастрофы произошли в 1996, 2001, 2004 и 2009 годах. Кроме того, существует опасность возникновения нескольких стихийных бедствий одновременно. Так, в 2009 году 457 человек пропали без вести или погибли в результате наводнения, оползня, селевого потока и прорыва плотины, создавших почти 10 млн. кубометров сели.

Селевые потоки - это природное явление, которое нельзя предотвратить, однако можно минимизировать разрушения и избежать гибель людей, поэтому повышенное внимание уделяется отслеживанию селевых потоков. Высокоэффективные приборы и системы передачи данных собирают информацию о формировании селевых потоков на территории, отслеживают и регистрируют ситуацию в режиме реального времени, позволяя своевременно принимать необходимые меры предосторожности.

Важнейшим фактором для точного прогнозирования схода селевых потоков является сбор большего объема данных в отдаленных горных районах, в которых жители деревень больше всего страдают от этого стихийного бедствия. Для решения этой задачи «Бюро по сохранению почвенных и водных ресурсов» разработало портативные геодезические станции для передачи данных из этих районов. Компания IEI разработала компьютеры для переносных геодезических станций и центральный сервер для установки в «Бюро по сохранению почвенных и водных ресурсов».

Геодезическая станция - это портативный измерительный прибор, включающий регистрирующее устройство, сейсмоприемник, солнечную батарею, измеритель осадков, датчик влажности почвы и ПЗС-камеру. Геодезическая станция находится в прочном корпусе, который можно переносить на спине, что позволяет перемещать ее, даже пешком, в отдаленные районы для проведения измерений.

Неблагоприятные условия окружающей среды

Прочные пластиковые корпуса для транспортировки защищают устройства от воздействия погодных условий, но не уменьшают удары и тряску при перемещении. Но всё равно существует высокая вероятность воздействия осадков, низких и высоких температур.

Удалённое расположение

Для передачи данных в режиме реального времени требуется наличие беспроводного

соединения. В горах WiFi-соединение неэффективно, поскольку из-за густых зарослей и крутого рельефа Тайваня передача данных даже на локальные мобильные станции невозможна.

Наружные датчики

Датчик влажности почвы, измеритель осадков и сейсмоприемник подключаются через специальные разъемы. Большинство компьютеров имеют ограниченный набор интерфейсов подключения и зачастую не подходят для таких полевых устройств.

Долгосрочные инвестиции

Оборудование, рассчитанное на долгосрочную эксплуатацию в полевых условиях, должно работать стабильно в течение долгих лет, чтобы достичь максимальной окупаемости инвестиций. Преждевременная замена оборудования требует больших затрат на покупку базового оборудования и его установку.

Объединение данных

Как объединить огромный объем полученных данных для анализа? Разработка специализированного программного обеспечения - это дорогостоящий и трудоемкий процесс, который ещё сильнее повышает себестоимость будущих обновлений или замены программного обеспечения.

Решение

Для геодезической станции выбран компактный компьютер uIBX-250-BW он имеет оптимальное сочетание малых габаритов и высокой энергоэффективности для мобильной системы, работающей от солнечных батарей.

Надежная конструкция

• Модель uIBX-250-BWсоздана специально для применения в промышленных условиях.
• Безвентиляторная конструкция, корпус из закаленного алюминия эффективно рассеивает тепло.
• Широкий диапазон рабочих температур от -20 до 60°C.
• Соответствие требованиям военного стандарта MIL-STD-810F 514.5C-2. Данный тест на устойчивость к вибрациям свидетельствует о том, что устройство способно выдерживать кратковременные одиночные удары во время эксплуатации.

Передача данных через мобильную сеть

Примечательно, что базовая модель uIBX-250-BW оснащена слотом PCIe mini, рассчитанным на платы беспроводной связи. В этом проекте этот слот используется для установки жесткого диска, поэтому был найден альтернативный вариант. Для передачи данных на центральный сервер используется компактный LTE-шлюз сотовой связи WR222-WLAN-LTE.

Широкий набор портов расширения

Модель uIBX-250-BWоснащена двумя разъемами RS-232/422/485 (RJ-45) на системном корпусе. Использование этих двух разъемов в стандартной комплектации уменьшает размер системы, поскольку дополнительные платы, обычно необходимые для реализации данных функциональных возможностей, не требуются.

Готовность к длительной эксплуатации

Для компьютера uIBX-250-BW предусмотрена 15-летняя гарантия поставки комплектующих, что обеспечивает его долговечность и эксплуатационную надежность. При повреждении оборудования можно быть уверенным в наличии запчастей для ремонта системы.

Результат

Модель uIBX-250-BW - это маломощный компьютер с широким набором функций для удаленного сбора данных в полевых условиях.

Безвентиляторная конструкция уменьшает время простоя оборудования, поскольку исключена вероятность неожиданного выхода из строя вентиляторов. Ударо- и вибростойкость гарантирует безупречное функционирование системы при ежедневных неблагоприятных воздействиях  в широком диапазоне рабочих температур.

Для поддержания непрерывной передачи данных на большие расстояния используется внешний модуль для 4G LTE-соединения, который упрощает общую структуру системы и ускоряет настройку аппаратного обеспечения.

Корпус этой многофункциональной системы имеет размер ненамного больше ладони. Этот миниатюрный компьютер имеет различные способы монтажа, что позволяет внедрять его в ограниченное пространство.

• Безвентиляторная конструкция;
• Широкий диапазон рабочих температур - от -20°C до +60°C;
• Универсальное крепление (VESA 75, настольно-настенное);
• Процессор Intel Celeron N3160;
• Поддержка одновременной работы с двумя дисплеями;
• Два порта RS-232/422/485;
• Полноразмерный слот PCIe Mini для модулей расширения;
• Четыре порта USB 3.0;
• Два порта GbE LAN.

«Ниеншанц-Автоматика» является официальным дистрибьютором IEI в России и странах СНГ и представляет весь спектр промышленных решений этого производителя, а также оказывает информационную, сервисную и техническую поддержку.