Измерительно-информационная система

(ИИС)

        комплекс измерительных устройств, обеспечивающих одновременное получение человеком-оператором или ЭВМ необходимой информации о свойствах и состоянии какого-либо объекта. Объекты измерения часто имеют весьма сложное устройство и в них могут происходить многогранные процессы и явления, поэтому отдельные измерительные устройства, воспринимающие лишь один параметр сложного процесса, обычно не могут обеспечить получение достаточной информации об объекте, особенно когда нужно одновременно знать ряд его параметров. Это необходимо, например, для управления электростанцией, доменной печью, самолётом или автомобилем, когда требуется одновременный анализ нескольких десятков, иногда сотен величин, характеризующих состояние этих объектов. Задача, решаемая ИИС, в какой-то мере обратна задаче отдельного измерительного устройства: не расчленять параметры объекта измерения с целью выделить и воспринять их по отдельности, а объединить данные о всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Таким образом, отличительными особенностями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (т. е. многоканальность) и передача измерительной информации в единый центр; представление полученных данных (в том числе их унификация) в виде, наиболее удобном для последующей обработки получателем.

         Создание ИИС связано с решением чисто «системных» вопросов: метрологическая унификация средств измерений (датчиков, преобразователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин; оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измерений, входящими в ИИС; наиболее целесообразное размещение указателей перед оператором, например указатели важнейших, определяющих параметров делают наглядными и размещают в центре щита или панели управления, а указатели менее важные — в поле бокового зрения оператора. Это необходимо потому, что человек-оператор не может одновременно воспринимать показания даже двух приборов. Он делает это последовательно во времени, поочерёдно переключая своё внимание с одного указателя на другой. Структурная схема любой ИИС может быть представлена так, как это показано на (рис.). Датчики воспринимают различные параметры объекта измерения, унифицирующие преобразователи унифицируют и передают по каналам связи сигналы датчиков в единый пункт сбора данных. Программное устройство воспринимает информацию датчиков и передаёт её получателю информации. По такой структурной схеме строятся практически все ИИС, включая современные системы передачи информации со спутников и автоматических межпланетных станций.

         В ИИС наиболее перегруженным звеном оказывается человек — получатель информации, который практически не в состоянии одновременно воспринять показания множества приборов. Для облегчения его работы применяют мнемонические схемы (См. Мнемоническая схема), т. е. схематические изображения объекта измерения, на которых приборы заменены условными сигнализаторами. Обычно сигнализаторы показывают уже не абсолютные значения измеряемых величин, а главным образом их отклонения от заранее установленной нормы. При очень большом числе точек контроля приборы заменяют световыми сигнализаторами с условным цветовым кодом. Примером простейшей ИИС является д вухкоординатный самописец, позволяющий получать, например, вольтамперные характеристики диодов и кривые намагничивания. По мере увеличения числа каналов ИИС, как правило, появляется и существенное различие отдельных каналов как по точности измерений и быстродействию, так и по виду представления информации. Так, в относительно простой ИИС водителя автомобиля информация о пройденном пути представляется в цифровом виде с пределом измерения 99999,9 км и дискретностью не более 0,1 км, информация о скорости движения передаётся с погрешностью около 5%, шкала указателя запаса горючего имеет всего 4 градации (1/4, 1/2, 3/4 и 1), а информация о включении (работе) сигналов поворота и фар указывается всего двумя градациями («включено» — «выключено»). Аналогично этому и в больших ИИС (управление самолётом, газопроводом или электростанцией) часть информации передаётся с весьма высокой точностью, другая часть — с меньшей точностью, а отдельные каналы работают всего с 2—3 градациями («годен», «негоден» или «брак в + », «годен», «брак в — »).

         Практически всегда в ИИС необходимы не только получение информации о различных параметрах объекта измерения, но и некоторая предварительная её обработка: сравнение полученных значений параметров со значениями, заданными в качестве минимальных (так называемых уставок), определение значения и знака разностей, вычисление некоторых обобщённых (производных) параметров и т. п.

         Развитие ИИС, так же как и других информационных систем, идёт по пути их автоматизации. Автоматизация процессов измерения в ИИС заключается в более полной внутренней обработке полученной информации, когда оператору вместо сообщения значений отдельных параметров по каждому каналу выдаётся некоторый обобщённый показатель работы контролируемого объекта, определённый по значениям ряда отдельных параметров. Простейшими примерами ИИС с предварительной элементарной обработкой нескольких входных параметров и выдачей единого обобщённого показателя являются электрический ваттметр и счётчик электрической энергии (на их входы подаются ток и напряжение, подводимые к объекту, а показания соответствуют мощности или энергии).

         Предварительная обработка значений отдельных параметров ещё более необходима в сложных ИИС. Так, например, в ИИС, обслуживающей цех химического производства, могут определяться не только состав конечного продукта, но и производительность процессов, их экономичность или массовый кпд. Однако такое обобщённое представление информации лишает человека-оператора конкретных сведений о том, какой именно частный параметр отклонился от оптимального значения и привёл, например, к снижению кпд процесса. Поэтому подобные ИИС целесообразно применять совместно с системами технической диагностики сложных агрегатов. ИИС технической диагностики устанавливает «диагноз болезни», т. е. осуществляет автоматический анализ всех воспринимаемых сигналов для обнаружения причины и места возникновения технической неисправности в агрегате. Выходной информацией ИИС технической диагностики является указание номера, кода или названия узла, агрегата, параметры которого отклонились от нормы (что удобнее всего дать в виде сигналов на мнемосхеме контролируемого агрегата), и, если это возможно, указание вида неисправности.

         Лит.: Ильин В. А., Телеконтроль и телеуправление, М., 1969; Шенброт И. М., Гинзбург М. Я., Расчет точности систем централизованного контроля, М.,1970; Krebs Н., Rechner in Industriellen Prozessen, В., 1969; Woschni E. G., Meßgrößenverarbeitung, Lpz., 1969.

         В. Новицкий.

        

        Структурная схема измерительно-информационной системы: Д и D — датчики; УП — унифицирующий преобразователь; ПУ — программное устройство.