Андрей КЛИМЕНКО, технический директор ТОО «ADVANTEK SYSTEMS», г. Алматы
Сергей МАРГАРЯН, заместитель генерального директора, главный конструктор ЗАО «НПП «РОДНИК», г. Москва
В настоящей статье рассматриваются технические характеристики и функциональные возможности узкополосного радиомодема Guardian УКВ-диапазона, предназначенного для замены широко используемых в настоящее время в российском топливно-энергетическом комплексе радиомодемов Dataradio T-Base/T-96SR производства американской компании CalAmp. Новый радиомодем Guardian полностью совместим с заменяемым оборудованием. Он позволяет продлить сроки эксплуатации действующих радиосетей за счёт постепенной замены эксплуатируемого оборудования без модификации схемы коммутации в радиосети. Применение нового модема в действующих радиосетях позволяет последовательно повышать их функциональные возможности. Представленные в статье данные актуальны для построения технологических радиосетей сбора данных и управления нового поколения, в том числе предназначенных для обслуживания интеллектуальных электроэнергетических сетей (Smart Grid, «умная» или активно-адаптивная сеть).
С середины девяностых годов прошлого столетия в составе узкополосных технологических радиосетей обмена данными значительной части ведущих компаний топливно-энергетического комплекса активно эксплуатируются радиомодемы Dataradio T-Base/T-96SR. Наиболее крупные радиосети на данном оборудовании развернуты в компаниях Amoco, Chevron, Exxon, Shell и Texaco (США), British Petroleum (Великобритания), Kuwait Oil Company (Кувейт), Saudi Aramco (Саудовская Аравия).
Также успешно используется оборудование и в Казахстане.По оценке многих международных экспертов из США, Канады, Австралии и Новой Зеландии, данные радиомодемы остаются лучшим решением для телеметрических радиосетей реального времени. Однако в связи с тем что радиомодемы Dataradio T-Base/T-96SR выпускаются уже более 15 лет без существенной модернизации, принято решение о прекращении их производства. Для замены радиомодемов специалистами компании CalAmp (www.calamp.com) был разработан и начал выпускаться перспективный радиомодем Guardian-100/200/400/900. Данный радиомодем должен стать основой расширенной радиотехнической платформы, которая будет включать в себя радиомодем для удаленного объекта, ретранслятор, базовую станцию и базовую станцию повышенной надёжности и живучести.
Основные технические характеристики радиомодема Guardian представлены в таблице 1.
Guardian имеет следующие отличия от заменяемых радиомодемов Dataradio T-Base/T-96SR:- более широкий диапазон настройки выходной мощности;
- 100 %-ный цикл работы на всех моделях;
- программируемый шаг сетки радиочастот 25 и 12,5 кГц;
- поддержка портов RS-232/422/485;
- диагностика технического состояния в оперативном и автономном режимах;
- более широкий диапазон входящего напряжения питания;
- поддержка работы в режиме RTS/CTS и DOX;
- поддержка работы в симплексном, полудуплексном и дуплексном режимах (дуплексный радиомодем имеет дополнительный антенный порт и предусматривает использование внешнего дуплексера);
- возможность использования в качестве ретранслятора;
- наличие оборудования на диапазон 215-240 МГц.
Радиомодем GUARDIAN -это
- Высокая скорость обмена данными и пропускная способность.
- Работа на каналах с различным шагом сетки радиочастот в полудуплексном или симплексном режимах.
- Программная настройка выходной мощности.
- Удалённая диагностика.
- Управление потоком по данным DOX
- Управление потоком с использованием сигналов RTS/CTS.
- Работа со 100 %-ным циклом передачи.
- Конфигурация с использованием WEB-интерфейса и удалённая загрузка встроенного программного обеспечения по радиоканалу (скорость обмена 16 кбит/с, время загрузки 20 минут).
- Автоматическая оптимизация скорости обмена данными в случае использования в радиосети с базовой станцией Viper-SC.
- Имеется модель повышенной надёжности и живучести с дублированием основных компонентов.
- Улучшенная пропускная способность (вдвое больше, чем у радиомодема Integra-IP предыдущего поколения).
Общие характеристики | Радиомодем Guardian | ||||
ОВЧ | УВЧ | 900 МГц | |||
Диапазон частот, МГц | 136-174 | 215-240 | 406-470 450-512 | 928-960 | |
Шаг сетки частот, кГц | 25 или 12,5 (настраивается программно) | ||||
Тип излучения | 9K55F1D, 9K35F1D, 11K6F1D, 14K6F1D, 16K4F1D | ||||
Потребляемый ток: | |||||
- прием, мА | 360 (10 В); 200 (20 В); 150 (30 В) | ||||
- передача 40 дБм (10 Вт), А | 4,6 (10 В); 2,04 (20 В); 1,37 (30 В) | ||||
- передача 30 дБм (1 Вт), А | 1,2-3,6 (10 В); 0,6-1,8 (20 В); 0,4-1,2 (30 В) | ||||
Номинальная задержка при холодном старте, с | 20 | ||||
Рабочее напряжение, В | 10-30 (постоянный ток) | ||||
Рабочая температура, °С | от -30 до 60 | ||||
Температура хранения, °С | от -45 до 85 | ||||
Влажность, % | 5-95 (без образования конденсата) | ||||
Габаритные размеры, см | 13,97 (Ш) х 10,80 (Г) х 5,40 (В) | ||||
Масса (в упаковке), кг | 1,1 | ||||
Рабочий режим | Симплекс, полудуплекс, дуплекс | Симплекс, полудуплекс | |||
Приемник | |||||
Чувствительность (вероятность ошибки 1x10-6), дБм: | |||||
-25 кГц | -100 (19,2 кбит/с), -107 (9,6 кбит/с), -110 (4,8 кбит/с) | ||||
-12,5 кГц | -107 (9,6 кбит/с),-110 (4,8 кбит/с) | ||||
Подавление помех по соседнему каналу, дБ | 60/12,5 кГц; 70/25 кГц | ||||
Интермодуляция, дБ | >75 | ||||
Избирательность, дБ | >70/25 кГц; >60/12,5 кГц | ||||
Передатчик | |||||
Полоса пропускания без подстройки, МГц | 38 | 38 | 64 (406,1-470) | 32 | |
62 (450-512) | |||||
Выходная мощность при напряжении 13,6 В, Вт | 1-10 | 1-8 | |||
Время атаки, мс | <1 | ||||
Время переключения между каналами, мс | <15 | ||||
Импеданс, Ом | 50 | ||||
Цикл работы на передачу, % | 100 | ||||
Стабильность частоты, ppm | 1,0 |
Радиомодем Guardian представляет собой асинхронное «прозрачное» устройство реального времени, не требующее сложной настройки и использующее внешний протокол обмена данными. Данные передаются в радиоканал в той последовательности, в которой были приняты радиомодемом от контроллера, терминала или компьютера по интерфейсу RS-232/422/485 без искажений и дополнительной обработки. Радиомодем Guardian предназначен для построения современных радиосетей удалённого сбора данных и управления стационарными объектами. Он имеет встроенный специализированный приёмопередатчик, использующий технологию SDR1 (Software Defined Radio) с малым временем доступа к радиоканалу на основе современного цифрового сигнального процессора. Обеспечивает асинхронный обмен данными на скоростях 19200, 9600 или 4800 бит/с в радиоканалах с шагом сетки радиочастот 25 или 12,5 кГц. Поддерживает работу практически всех основных промышленных протоколов, включая ModBus, ModBus-RTU и AB Df1. Встроенная функция удалённой диагностики позволяет в реальном масштабе времени контролировать состояние устройства (наличие питания, температуру, напряжение, мощность сигнала, наличие соединения с антенно-фидерными устройствами). Это позволяет строить на основе радиомодема Guardian технологические радиосети обмена данными повышенной надёжности и живучести с контролем технического состояния каждого устройства в составе радиосети в масштабе времени, близком к реальному. Радиомодем Guardian поддерживает работу в режиме DOX (data-activated transmit), не требующем использования сигналов управления потоком RTS/CTS: передача инициализируется поступлением данных на порт радиомодема. Также поддерживает управление сигналами RTS/CTS, когда скорость передачи данных от терминального устройства превышает скорость обмена данными в радиоканале и имеет два последовательных порта: для передачи данных и настройки. Радиомодем Guardian выпускается в дуплексном варианте и может использоваться для создания дуплексной базовой станции или ретранслятора. В этом случае он оснащается дополнительным антенным портом и может работать на две или одну (с использованием внешнего дуплексера) антенну. Таким образом, технические и функциональные возможности радиомодема Guardian позволяют использовать его для создания современных узкополосных технологических радиосетей обмена данными в топливно-энергетическом комплексе совместно или для замены применяемых в настоящее время радиомодемов Dataradio T-Base/T-96SR. 1) SDR (от англ. Software-defined radio, SDR) - программно-определяемая радиосистема, радиотелекоммуникационная система, которая может быть настроена на произвольную полосу частот и принимать различные виды модулированного сигнала, состоящая из программируемого оборудования с программным управлением.