Информационно-измерительные системы (ИИС)

Информационно измерительные системы (ИИС) Информационно измерительные системы (ИИС) — это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения преобразования, измерительной обработки в информации, целях ее представления потребителю, в том числе ввода в автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУТП), автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) и комплексных автоматического испытаний в осуществления требуемом виде, логических либо функций измерения, контроля, диагностики, идентификации и т.п. В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде: 1. измерительных систем (ИС); 2. систем автоматического контроля (САК); 3. систем технического диагностирования (СТД); 4. систем распознавания образов (идентификации) (СРО); 5. телеизмерительных систем (ТИС). Примечание. В СТД, САК, СРО измерительная система входит как подсистема. Измерительная система (ИС) — совокупность средств измерений, определенным образом соединенных между собой линиями связи (измерительных преобразователей, мер, измерительных коммутаторов, измерительных приборов), а также и других технических устройств (компонентов измерительной системы), образующих измерительные каналы. ИС реализует процесс измерений и обеспечивает автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений (выражаемых числом или кодом) в общем случае изменяющихся во времени и распределенных в пространстве величин, характеризующих определенные свойства (состояние) объекта измерений. Особенности ИС: а) комплектацию ИС как единого, законченного изделия из частей, выпускаемых различными изготовителями, только на месте эксплуатации. б) многоканальность систем; в) разнесѐнность на значительные расстояния (иногда на десятки, сотни километров) отдельных частей ИС и, как следствие, различие внешних условий, в которых они находятся; г) возможность развития, наращивания ИС в процессе эксплуатации или возможность изменения (структуры) в зависимости от необходимости. ее состава Особенности ИС: д) размещение отдельных частей ИС может быть проведено на подвижных объектах. В результате одна (передающая) часть ИС может работать с различными приемными частями в процессе одного и того же цикла измерений по мере перемещения объекта; е) использование первичных измерительных преобразователей, встроенных в технологическое оборудование, что затрудняет контроль ИС в целом; ж) широкое использование в составе ИС вычислительной техники, что ставит проблему обработки результатов измерений. аттестации алгоритмов Системы автоматического контроля Автоконтроль состоянием объекта устанавливает контроля и соответствие заданной между нормой без непосредственного участия человека. Соответствие может устанавливаться для данного или для будущего состояния (прогнозирующий контроль). Необходимым условием осуществления автоконтроля в любом его применении является знание установленной нормы. Норма может быть качественной форме. выражена в количественной или Системы автоматического контроля САК осуществляют контроль соотношения между текущим (измеренным) состоянием объекта и установленной "нормой поведения" по известной математической модели объекта. По результатам обработки полученной информации выдается суждение о состоянии объектов контроля. Таким образом, задачей САК является отнесение объекта к одному из возможных качественных состояний. САК имеют обратную связь, используемую для воздействия на объект контроля. САК могут быть встроенные в объект контроля и внешние по отношению к нему. Системы автоматического контроля При автоконтроле, в отличие от автоматических измерений, нет необходимости знать численные значения контролируемых величин, достаточно установить значения абсолютного или относительного допуска на отклонение от нормы (например, не больше чем на 10... 15 %). В САК благодаря переходу от измерения абсолютных величин к относительным эффективность работы значительно повышается. Оператор САК при таком способе количественной оценки получает информацию в единицах, непосредственно характеризующих уровень опасности контролируемого объекта (процесса). в поведении Системы технического диагностирования СТД представляет собой совокупность множества возможных состояний объекта, множества сигналов, несущих информацию о состоянии объекта, и алгоритмы их сопоставления. Объектами технической диагностики являются технические системы. Элементы любого технического объекта обычно могут находиться в двух состояниях: работоспособном и неработоспособном. Поэтому задачей систем технической диагностики СТД является определение работоспособности элемента и локализация неисправностей. Системы технического диагностирования СТД подразделяют на диагностические и прогнозирующие системы. По виду используемых сигналов СТД подразделяют на аналоговые и кодовые. По характеру диагностики или прогнозирования различают статистические и детерминированные СТД. СТД подразделяют также на автоматические и полуавтоматические, а по воздействию на проверяемые объекты они могут быть пассивными или активными. Системы распознавания образов Системы распознавания образов (СРО), предназначенные для определения степени соответствия между исследуемым объектом и эталонным образом. Телеизмерительные системы Телеизмерительные информационные системы (ТИИС) предназначаются для измерения параметров сосредоточенных и рассредоточенных объектов, в зависимости от того, какой параметр несущего информации. сигнала используется для передачи Классификатор информационно измерительных систем Классификация ИИС по информационной мощности Число измеряемых параметров Информационная мощность От 1 до 99 Малая От 100 до 999 Средняя От 1000 до 9 999 Большая От 10 000 Сверхбольшая Классификация ИИС по разновидности входной информации Классификационный признак Число величин Поведение во времени Классы i=1 i>2 Сосредоточенное в Распределенное точке по пространству Характер величин Непрерывный Дискретный Энергетический признак Активные Пассивные Взаимосвязь помех с Независимые Помехи, входными величинами помехи связанные с входными величинами Классификация ИИС по принципам построения Классификационный признак Наличие специального канала связи Порядок выполнения операций получения информации Агрегатирование состава системы Использование стандартного интерфейса Наличие программноуправляемых вычислитель- Классы Отсутствует Имеется Последовател Параллельный ьный Агрегатирова Неагрегатирован нный ный Не Используется используется Отсутствуют Имеются Классификация ИИС по принципам построения Наличие контуров Разомкнутые Компенсационные информационной обратной (одно-и связи многоконтурные системы) Изменение скоростей Без изменения С изменением получения и выдачи (в реальном скоростей информации времени) Сигналы, используемые в Аналоговые Кодоимпульсные ИИС Структурная и Безызбыточные Избыточные информационная системы системы избыточность Адаптация к исследуемым Неадаптивные Адаптивные величинам системы системы Классификация ИИС По виду выходной информации подразделяет ИИС на измерительные (на выходе количественная измерительная информация), контрольные, диагностические, распознающие (на выходе количественного суждения о состоянии пос- ледующих объектов). По функциональной надежности различают ИИС низшего, среднего и высшего уровней надежности. По новизне ИИС классифицируют на разрабатываемые впервые и повторного применения. Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП) Основополагающим стандартом, утвердившим структуру и основные принципы построения ИИС, стал ГОСТ 12997 — 76. «ГСП. Общие технические требования». Он предусматривает эксплуатационную, информационную, энергетическую, конструктивную и метрологическую совместимости систем Под информационной совместимостью понимают согласованность действий функциональных блоков в соответствии с условиями, определяющими структуру и состав унифицированного набора информационных шин, способ кодирования и форматы команд, данных, адресной информации и информации состояния, а также временные соотношения между управляющими сигналами и ограничения на их форму и взаимодействие. Энергетическая совместимость обеспечивает согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов в системе информационных шин и линий связи с учетом ограничений на пространственное размещение устройств ИИС и техническую реализацию приемопередающих элементов. Метрологическая сопоставимость совместимость метрологических характеристик обеспечивает агрегатных средств, их сохранность во времени и под действием влияющих величин, а также возможность расчетного определения метрологических характеристик всего измерительного тракта ИИС по метрологическим характеристикам отдельных функциональных узлов, образующих измерительный тракт. Конструктивная совместимость определяет условия взаимного соответствия конструктивов ИИС для обеспечения механического контакта соединений и механической замены схемных модулей, блоков и устройств. Основные компоненты ИИС Состав и структура конкретной ИИС определяются общими техническими требованиями, установленными государственным стандартом, и частными требованиями, содержащимися в техническом задании на ее создание. Требования к ИИС 1. управлять измерительным экспериментом в соответствии с принятым алгоритмом функционирования; 2. выполнять возложенные на нее функции в соответствии с назначением и целью; 3. обладать требуемыми показателями и характеристиками точности, надежности и быстродействия; 4. отвечать экономическим требованиям; 5. быть приспособленной к функционированию с другими ИИС, т.е. обладать свойством программной, технической, информационной и метрологической совместимости; 6. допускать возможность дальнейшей модернизации и развития. Основные структуры информационно измерительных систем а — цепочечная; б — радиальная; в — магистральная Степень достижения функций принято характеризовать с помощью критериев измерения. Измерительные информационные системы оптимизируют по многим частичным критериям, таким как точность, помехоустойчивость, надежность, пропускная способность, адаптивность, сложность, экономичность и др.