سیستمهای اسکادا

[آریوبرزن 13988]

مباني و معيارهاي طراحي تجهيزات تله‌متري(اسكادا)

 

مقدمه :

 

امروزه Wireless Telemetry به‌عنوان ابزاري پرقدرت براي جمع‌آوري و ذخيره‌ي اطلاعات در سراسر دنيا شناخته شده‌اند. اين شاخه از مهندسي به‌عنوان ابزار بسيار مهمي جهت مديريت بر منابع و پيشگويي‌هاي دقيق و به موقع براي كنترل سيلاب‌ها، خشكسالي‌ها و همچنين برنامه‌ريزي در جهت توسعه‌ي پايدار در چرخه‌ي زندگي مناطق مورد مطالعه ، استفاده مي‌گردند. براي انتخاب بهينه‌ي سيستم تله‌متري و كنترل از راه دور، شرايط محيطي و منطقه‌اي و عوامل كليدي زير بايد مورد نظر قرار گيرند:

- پوشش جغرافيايي منطقه‌هاي مورد نظر

- حجم اطلاعات توليد شده

- مالكيت شبكه و كنترل روند گردش اطلاعات

- سهولت كاربري و نگهداري

- هزينه‌هاي جاري و سرمايه‌اي درنظر گرفته شده

- پردازش، آناليز و بايگاني اطلاعات

به‌طور خلاصه در طراحي و ساخت يك شبكه‌ي تله‌متري، عوامل فني و تجهيزات متعددي دخيل هستند كه به صورت فهرست‌وار عبارتند از:

- سنسورهاي اندازه‌گيري

- واحد RTU(Remote Terminal Unit)

- تجهيزات ارتباطي مستقر در هر ايستگاه (Communication Devices) و پروتكل مخابراتي آن‌ها

- تجهيزات جمع‌آوري و پردازش اطلاعات در ايستگاه مركزي (SCADA Center)

[آریوبرزن 13988]

1- مباني طراحي:

همان‌طور كه در مقدمه‌ي مطلب ذكر شد، در بسياري از سيستم‌هاي تله‌متري، مفاهيم كليدي شامل RTU ، SCADA (راهبري كنترل و جمع‌آوري داده)، پروتكل‌هاي مخابراتي و شبكه‌هاي فيزيكي انتقال اطلاعات مي‌باشند.

RTU، وظيفه‌ي جمع‌آوري اطلاعات از سنسورها را به‌عهده دارند و آن‌ها را به شكل مناسبي براي استفاده‌ي پروتكل مخابراتي درآورده (و در بعضي حالت‌ها تبديل) و براي انتقال روي بستر مخابراتي آماده مي‌نمايند. هر RTU اطلاعات مورد نياز را يا از طريق ارتباط با سيگنال‌هاي الكتريكي و يا از درگاه‌هاي سريال تجهيزات هوشمند كسب مي‌نمايد.

پروتكل مخابراتي، زبان مورد استفاده براي دريافت و انتقال اطلاعات بر روي شبكه مي‌باشد. پروتكل مي‌تواند مشخص كند كه چه كسي اطلاعات را مي‌فرستد، چه كسي دريافت مي‌كند، معناي داده‌ها در پيام چيست، اطلاعات را براي اطمينان از صحت دريافت، بازبيني نمايد و در صورت رخداد خطا، آن را تصحيح نمايد. فرستنده و گيرنده‌ي پيام بايد پروتكل مشابهي را به‌كار گيرند تا اطلاعات پيام را درك نمايند.

شبكه‌ي مخابراتي، بستر لازم را براي انتقال اطلاعات(پيام) از RTU به سيستم اسكادا، از RTU به RTU ديگر و بين سيستم‌هاي اسكادا فراهم مي‌سازد. شبكه‌هاي مخابراتي متنوعي در سيستم‌هاي تله‌متري مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه انتخاب آن‌ها بسته به محدوديت‌ها و هزينه‌ها مي‌باشد ولي غالبا" استفاده از روش‌هاي ارزان و با سرعت انتقال پايين، متداول‌تر است. بسته به حوزه‌ي عمل و مسووليت، فاصله‌ي مورد نياز براي انتقال اطلاعات مي‌تواند بسيار مهم باشد. استفاده از سيستم‌هاي راديويي، شبكه‌هاي WAN(Wide Area Network) و مخابرات ماهواره‌اي، گزينه‌هاي مطلوبي محسوب مي‌گردند.

هر سيستم اسكادا در بردارنده‌ي يك يا چند كامپيوتر است كه فراهم كننده‌ي ارتباط با شبكه‌ي مخابراتي(به كمك RTUها) و يك رابط اپراتوري براي كار با اطلاعات به‌دست آمده از RTUها مي‌باشد. اين اطلاعات ممكن است به‌صورت پيام نمايش داده شوند و يا براي دستيابي‌هاي بعدي، ذخيره گردند و يا به سيستم‌هاي كامپيوتري ديگر ارسال گردند.

نقاط مختلف سيستم‌هاي تله‌متري، معمولا" از حجم كوچكي داده برخوردار هستند. نقاطي مانند چاه‌ها، مخزن‌هاي آب، ايستگاه پمپاژ آب، داده‌هايي را از تجهيزات ابزار دقيق و همچنين تابلوهاي برق جمع‌آوري مي‌نمايند.

سيستم‌هاي نرم‌افزاري پيچيده، امكاناتي همچون، مشاهده‌ي ميزان مصرف به منظور صدور صورت‌حساب، مديريت دارايي‌ها، آناليز قيمت آب، تعيين ميزان دبي آب در هر منطقه، رديابي نشتي آب و بهينه‌سازي مصرف انرژي بر مبناي جمع‌آوري اطلاعات زنده از RTU و از راه دور را در اختيار بهره‌بردار قرار مي‌دهد.

[آریوبرزن 13988]

۲- مطالعه‌ي انواع شبكه‌هاي مخابراتي:

 

شبكه‌ي مخابراتي به تجهيزات مخابراتي گفته مي‌شود كه اطلاعات آنالوگ و ديجيتال جمع‌آوري شده از نقاط كنترلي را به اتاق كنترل مركزي فرستاده و برعكس فرمان‌هاي صادر شده از سيستم كنترل مركزي را به نقاط تحت كنترل منتقل مي‌كند.

در شبكه‌هاي مخابراتي معمولا" دو نوع پيكربندي براي سيستم اسكادا وجود دارد:

- پيكربندي نقطه به نقطه (Point to Point)

- پيكربندي نقطه به چند نقطه (Point to Multi Point)

پيكربندي نقطه به نقطه، ساده‌ترين شكل پيكربندي براي شبكه‌هاي تله‌متري بوده و در اين حالت اطلاعات فقط بين دو ايستگاه تبادل مي‌گردد و در اين حالت، يك ايستگاه، اصلي (Master Station) و ايستگاه ديگر فرعي (Slave Station) محسوب مي‌گردد.

ولي در پيكربندي يك نقطه به چند نقطه، يك ايستگاه به‌عنوان اصلي معرفي شده و ديگر ايستگاه‌ها به‌عنوان فرعي درنظر گرفته مي‌شوند. در ايستگاه اصلي، اتاق فرمان مركزي كه دربرگيرنده‌ي كامپيوتر اصلي مي‌باشد، پيش‌بيني مي‌گردد در حالي‌كه در ايستگاه‌هاي فرعي، ترمينال‌هاي راه دور (RTU) قرار دارند كه با يك آدرس منحصر به فرد ، به ايستگاه اصلي معرفي مي‌گردند.

در شبكه‌هاي مخابراتي، دو مد مخابراتي (Communication mode) وجود دارد:

- سيستم گردشي (Polling system)

- (Interrupt System) سيستم وقفه‌اي

 

در سيستم گردشي، ايستگاه اصلي، مركز كنترل شبكه‌ي مخابراتي بوده و به‌صورت متناوب به ايستگاه‌هاي فرعي اطلاعات داده و دريافت مي‌كند. ايستگاه فرعي فقط در صورت درخواست ايستگاه اصلي، به آن پاسخ مي‌دهد. هر ايستگاه فرعي با يك آدرس منحصر به فرد، مشخص شده و در صورتي‌كه به درخواست ايستگاه اصلي در يك زمان مشخص، پاسخ ندهد، ايستگاه اصلي، درخواست خود را چندين بار تكرار مي‌كند و بعد به ايستگاه بعدي مي‌رود.

در سيستم وقفه‌اي كه به "سيستم گزارشي در صورت وجود خبر" يا PBE : Polled Report By Exception نيز ناميده مي‌شود، ايستگاه فرعي، ورودي خود را كنترل مي‌كند و در صورتي‌كه تغيير قابل ملاحظه‌اي مشاهده نمايد، آن را به اطلاع ايستگاه اصلي مي‌رساند. در اين حالت، چنان‌چه يك ايستگاه فرعي، نياز به ارسال خبر داشته باشد، شبكه را كنترل نموده و در صورتي‌كه پيامي در حال مخابره در شبكه باشد به مدت زمان نامعيني (Random Delay Time) صبر مي‌كند. در صورتي‌كه مدت زمان انتظار طولاني گردد، سيستم در زمان لازم به آن مراجعه كرده و اطلاعات را دريافت مي‌كند.

به‌طور كلي، انتخاب شبكه‌ي مخابراتي، متاثر از عوامل زير مي‌باشد:

- تعداد ايستگاه‌هاي فرعي

- تعداد اطلاعات ورودي به ترمينال RTU و زمان تازه شدن اطلاعات

- محلRTU ها

- امكانات مخابراتي موجود

- تجهيزات و تكنولوژي‌هاي مخابراتي موجود

هر يك از انواع تكنولوژي‌هاي مخابراتي، محاسن و معايب خاص خود را دارا مي‌باشند كه آن‌ها را براي كاربردي خاص، مناسب و در كاربردي ديگر، نامطلوب مي‌نمايد. انواع شبكه‌هاي مخابراتي براي اين طرح شامل موارد زير است:

- سيستم راديويي

- كابل(خطوط زميني)

- ماهواره

[آریوبرزن 13988]

الف – سيستم راديويي:

 

يكي از مطلوب‌ترين روش‌ها براي انتقال اطلاعات، در سيستم‌هاي تله‌متري، روش راديويي است. اگرچه ممكن است قيمت‌هاي تهيه و نصب تجهيزات مزبور از ديگر روش‌ها گران‌تر باشد اما هزينه‌هاي جاري اين سيستم‌ها بسيار ارزان مي‌باشد. طراحي مطلوب شبكه‌هاي تله‌متري راديويي، ممكن است هزينه‌هاي جاري بابت تخصيص فركانس را به شدت كاهش دهد. استفاده از روش راديويي در تله‌متري، مستلزم طراحي مهندسي مطلوب، با توجه به وضعيت منطقه است.

قابليت توسعه‌ي سيستم تله‌متري راديويي، بايد در مرحله‌ي نصب اوليه مورد نظر قرار گيرد. سيستم‌هاي طراحي شده با تجهيزات تكراركننده‌ي راديويي، محاسن بسياري دارند زيرا فقط با نصب يك راديو در يك نقطه و نصب آنتن در جهت مطلوب، مي‌توان محدوده‌ي سيستم تله‌متري را افزايش داد.

راديوي پيشنهادي در اين طرح، راديوي متعارف (conventional Radio) با مشخصات زير مي‌باشد:

راديوي متعارف غالبا" در باند فركانسي UHF كار مي‌كند ولي در صورت نياز ، در باند فركانسي VHF نيز به‌كار گرفته مي‌شود.

سيستم‌هاي راديويي 400 مگاهرتز مي‌توانند به چندين RTU بر روي يك خط (به‌طور مثال 50 نقطه) تا شعاع 40 كيلومتر، در صورت استفاده از تكراركننده، دسترسي يابند. امكان استفاده از طيف‌هاي فركانسي مذكور، در محدوده‌ي شهرها، به‌طور روزافزوني كاهش مي‌يابد.

سيستم‌هاي 900 مگاهرتز مشابه سيستم 400 مگاهرتز مي‌توانند به چندين RTU ، اما تا شعاع 25 كيلومتر دسترسي يابند. امكان استفاده از طيف‌هاي فركانسي مزبور در محدوده‌ي شهرها به آساني انجام مي‌پذيرد.

اين سيستم داراي قيمتي مطلوب و پايين براي انتقال اطلاعات با سرعت كم مي‌باشد.

مزاياي استفاده از سيستم‌هاي راديويي عبارتند از:

- مستقل از خرابي خطوط مي‌باشند.

- قابليت بالا و زمان خرابي كم به علت انجام عمليات تعميراتي به‌صورت مدولار

- هزينه‌هاي تعميراتي نسبتا" پايين

- ايمني و قابليت اطمينان بالا با توجه به Redundancy

 

معايب اين سيستم نيز به شرح زير مي‌باشند:

- لزوم اخذ مجوز فركانس

- تراكم طيف فركانس

- سرمايه‌گذاري اوليه‌ي زياد به علت انجام عمليات نصب برج مخابراتي

- نياز به اخذ مجوز استفاده از مسيرهاي مورد نياز

- نياز به جاده‌هاي دسترسي و برق براي تكراركننده‌ها

- محدوديت كانال‌هاي موجود در مجوزهاي دريافتي

- نياز به طرح بحراني سيستم براي انعكاس، جذب و انكسار امواج راديويي

- نياز به دريافت مجوز از سازمان‌هاي محيط زيست و صاحبان املاك براي نصب برج و احداث جاده‌ي دسترسي

- احتمال احداث ساختمان، ابنيه و ساير تاسيسات در مسير ديد آنتن‌ها بعد از تاسيس و نصب شبكه مخابراتي كه نتيجه‌ي آن لزوم تغيير مسير آنتن خواهد بود.

[آریوبرزن 13988]

ب- كابل يا خطوط زميني:

 

ارتباط زميني در گذشته، مهم‌ترين روش انتقال اطلاعات بود. ارتباطات كابلي را مي‌توان به حالت‌هاي زير دسته‌بندي كرد:

 

- شبكه‌ : با توجه به نزديكي نقاط كنترلي، مي‌توان از شبكه براي انتقال اطلاعات استفاده نمود. از شبكه‌هاي معروف مي‌توان به Profibus-DP و Foundation Field bus اشاره كرد. PLCهاي انتخابي بايد داراي كارت مخابراتي جهت اتصال به شبكه‌ي مذكور را داشته باشند. در اين طرح، PLCهاي ايستگاه‌ پمپاژ اصلي به‌عنوان Master و PLCهاي چاه‌ها و يا ساير ايستگاه‌ها، به‌عنوان Slave درنظر گرفته مي‌شوند. براي اطمينان بيشتر، شبكه را به‌صورت Redundant درنظر گرفت. اين روش را يك شبكه‌ي كنترلي توسعه‌يافته مي‌توان درنظر گرفت. با توجه به فاصله‌ي نقاط، لازم است تكراركننده‌هايي در طرح درنظر گرفت كه تعداد دقيق آن‌ها بعد از بررسي‌هاي محلي صورت مي‌گيرد.

 

- فيبر نوري (Fiber Optic): غالبا" به صورت اختصاصي بايد ايجاد گردد و متناسب با ميزان اتصال، داراي قيمت بسيار بالايي مي‌باشد. فيبرنوري غالبا" براي ارتباط با ساير شبكه‌ها و به‌عنوان بستر مخابراتي به‌كار گرفته مي‌شود و در ساختار يك به يك، دستيابي به سرعت‌هاي بسيار بالا در آن امكان‌پذير مي‌باشد.

معايب فيبر نوري شامل موارد زير مي‌باشند :

*- نيازمند سرويس‌هاي اختصاصي براي نصب مي‌باشد.

*- هزينه‌هاي اتصال در آن ممكن است بسيار زياد باشد.

*- توسعه، به‌وسيله‌ي مشتري بايد انجام گيرد.

 

- خطوط اجاره‌اي (Leased Line) : غالبا" به‌صورت استيجاري از شبكه‌ي مخابراتي موجود، در اختيار گرفته شده و متناسب با ميزان اتصال، داراي قيمت پاييني مي‌باشد. داراي انواع مختلف مانند مدار آنالوگ دو سيمه، مدار آنالوگ چهار سيمه و سرويس‌هاي ديجيتالي مي‌باشد.

در انتخاب اين سيستم‌ها، دقت زيادي بايد به‌عمل آيد. به عنوان مثال براي خطوط يك به يك، مودم‌هاي معمولي، در كاربردهايي‌كه از مسيرهاي گوناگون مي‌گذرند، مفيد نمي‌باشد. برخي از سرويس‌هاي ديجيتالي نيز كه به‌صورت Master/Slave مي‌باشند، براي ساختارهاي مخابراتي پيچيده، مناسب نيستند. غالبا" صاعقه سبب ايجاد خطا در اين نوع سيستم‌ها مي‌گردد و توسعه‌ي اين سيستم‌ها توسط شركت مخابرات انجام مي‌گردد.

[آریوبرزن 13988]

معيارهاي طراحي:

انتخاب سيستم مطلوب براي انتقال اطلاعات در طرح،يكي از نقاط مهم و كليدي مي‌باشد. در قسمت قبل انواع شبكه‌هاي مخابراتي بيان گرديد و مزايا و معايب هر يك توضيح داده شد. در مواردي كه فاصله‌ها بسيار زياد باشد يا موانع زمين، مانع عبور يا دفن كابل در مسير ايستگاه‌ها شوند يا هزينه‌ي ايجاد كابل خصوصي و يا عمومي تلفن ( خطوط Leased Line چهار سيمه) و كابل شبكه‌ي كنترلي توسعه يافته، گزاف تشخيص داده شود، از روش مخابره‌ي اطلاعات با فركانس راديويي و راديو مودم استفاده مي‌گردد. اما در مواردي كه فاصله‌ي دو ايستگاه يا دو واحد كم باشد( حداكثر 500 متر) كه استفاده از كابل چهار زوج مسلح و كابل شبكه، توجيه اقتصادي داشته باشد، از دفن كابل خصوصي در كنار خطوط لوله‌ي در حال اجرا استفاده مي‌گردد. در هر صورت در اين فاصله‌ها هم نياز به تكراركننده مي‌باشد. بنابراين انتخاب سيستم مخابراتي بر مبناي معيارهاي زير صورت مي‌گيرد.

[آریوبرزن 13988]

طراحي هر سيستم انتقال اطلاعات، مبتني بر انتخاب تجهيزات بخش‌هاي زير است:

 

شبكه‌ي مخابراتي (Telemetry Network):

انتخاب شبكه‌ي مخابراتي به بخش‌هاي زير تقسيم مي‌گردد:

- ساختار (Topology)

- مد انتقال( Transmission mode)

- بستر مخابراتي (Link media)

- روش مخابراتي (Protocol)

 

تجهيزات انتقال اطلاعات نيز، وابسته به شبكه‌ي مخابراتي مي‌باشد كه پس از انتخاب بخش‌هاي مختلف شبكه، مودم متناسب با آن انتخاب مي‌گردد.

 

انواع ساختار شبكه‌ي مخابراتي:

- يك به يك(Point to Point)

- يك به چند (Point to Multipoint)

 

انواع مد انتقال :

- Half-Duplex

- Full Duplex

 

انواع بسترهاي مخابراتي:

- سرويس مخابراتي ملي (Public Transmission media) كه عبارتست از:

A – شبكه‌ي تلفن سويچينگ ملي (Public Switched Telephone Network)

B- شبكه‌ي تلفن سويچينگ جهاني (General Switched Telephone Network)

C- خط اجاره‌اي اختصاصي (Private Leased Line)

- خطوط بي‌سيم (Atmospheric media) شامل:

A- راديوهاي مايكروويو (Microwave Radio)

B- راديوهاي UHF/VHF

C- ماهواره‌هاي سنكرون (Geosynchronous Satellite)

D- خطوط قدرت(Power Line)

E- فيبر نوري (Fiber Optic)

 

انواع پروتكل :

هر پروتكل، فرمت بسته‌هاي اطلاعات متبادله بين نقاط مختلف طرح را توصيف مي‌كند. پروتكل‌هاي مورد استفاده در صنعت بسيار متنوع و گوناگون است و توسط سازندگان مختلفي توليد گرديده است كه برخي از اين پروتكل‌ها عبارتند از:

- DFI از شركت Allen Bradley

- Modbus از شركت Modicon

- IEC870-5

- DNP 3.0

 

بر اساس تجربه‌هاي قبلي ، پروتكل DNP3.0 براي سيستم‌هاي اسكادا ، بهترين مشخصات را در اختيار طراح قرار مي‌دهد.

[آریوبرزن 13988]

بررسي تكنيك‌هاي ارتباطي:

در قسمت‌هاي قبل انواع شبكه‌هاي مخابراتي معرفي شدند. در ادامه مطالبي را كه از يك منبع ديگر به دست آمده‌ و تمركز بيشتري بر مخابرات ماهواره‌اي دارد معرفي مي‌شوند:

 

- خطوط تلفن:

خطوط تلفن با توجه به ارزان و در دسترس بودن در تقريبا" تمامي نقاط شهري و بسياري از مناطق روستايي، يكي از روش‌هاي ارزان انتقال داده مي‌باشد. از اشكالات اين روش مي‌توان به قابليت اطمينان پايين و پهناي باند نسبتا" كم و همچنين نويز پذيري آن در انتقال اطلاعات اشاره كرد به‌طوري‌كه در كاربردهاي حساس كه امكان قطع ارتباط در شبكه بايد به حداقل ميزان خود برسد، اين شيوه از پايداري لازم برخوردار نمي‌باشد. لازم به ذكر است كه امروزه با مودم‌هاي خاص، قابليت انتقال اطلاعات تا 56 كيلوبيت در ثانيه توسط خطوط تلفن عمومي كشور وجود دارد.

[آریوبرزن 13988]

شبكه‌ي GSM Cellular Network

 

شبكه‌ي Cellular موبايل به دليل وجود يك ساختار شبكه‌ي از پيش ساخته شده و با توجه به توليد كم اطلاعات و تغييرات كند آن در ايستگاه‌هاي هواشناسي و يا هيدروكليماتولوژي و عدم نياز به نرخ ارسال و دريافت بالا مي‌تواند به‌عنوان يكي از روش‌هاي انتقال اطلاعات، مورد استفاده واقع شود. هم اكنون در بسياري از كشورهاي پيشرفته‌ي دنيا، شبكه‌ي GSM به عنوان يك محيط قابل اطمينان در انتقال Narrow Band Data مورد استفاده قرار گيرد. يكي ديگر از شبكه‌هاي مخابراتي بسيار قابل اعتماد كه در كشورهاي پيشرو در زمينه‌ي مخابرات به كار گرفته مي‌شود، شبكه‌ي GPRS مي‌باشد كه بر روي بستر GSM تاسيس شده و مي‌تواند با نرخ تا 50 Kb/s ، اطلاعات را منتقل نمايد. در كشور ما متاسفانه شبكه‌ي GSM به دليل عدم ارايه‌ي سرويس مناسب، در انتقال data كمتر مورد توجه قرار گرفته است و سرويس GPRS نيز تا كنون تاسيس نشده است.

[آریوبرزن 13988]

شبكه‌ي راديويي VHF/UHF

شبكه‌ي راديويي با تكنيك TDMA يا FDMA در باند فركانسي VHF و يا UHF ، در صورت وجود ديد (Line of sight) مناسب مي‌تواند در صورت سايت‌يابي محلي دقيق و نصب دكل‌هاي مخابراتي در محل‌هاي مناسب، با ضريب اطمينان بالا جهت ارسال اطلاعات مورد بهره‌برداري قرار گيرد. از مزاياي اين روش، ارسال دايمي و مطمين اطلاعات با استفاده از يك شبكه‌ي راديويي كاملا" خصوصي به مركز بوده و اطلاعات به‌صورت Real-time همواره در دسترس مي‌باشند. از معايب اين روش، نياز به ديدمستقيم آنتن‌ها مي‌باشد كه در صورت وجود مانع طبيعي در مسير، بايد از تكراركننده‌هاي راديويي استفاده كرد.

[آریوبرزن 13988]

روش انتقال HF Radio Transmission:

استفاده از محدوده‌ي فركانسي HF در مواقعي كه مشكل موانع راديويي وجود دارد، مي‌تواند بسيار مفيد باشد. امواج راديويي HF مي‌توانند به راحتي و با انعكاس‌هاي متوالي از لايه‌هاي جوي، موانع طبيعي مسير زميني را پشت سر گذارده و تا صدها كيلومتر پوشش راديويي ايجاد كنند. از معايب استفاده از اين محدوده‌ي فركانسي، نويزپذيري بيشتر و نياز به توان خروجي بالاتر در ايستگاه‌ها مي‌باشد. ضمنا" دريافت مجوز استفاده از اين محدوده‌ي فركانسي به دليل تخصيص آن به كاربردهاي نظامي، معمولا" دشوار مي‌باشد.

[آریوبرزن 13988]

روش استفاده از Microwave Spread Spectrum :

 

روش طيف گسترده يا Spread Spectrum و استفاده از لينك راديويي مايكروويو، جهت انتقال اطلاعات در فاصله‌هاي نسبتا" كوتاه (چند ده كيلومتر) مناسب بوده و در ديد كامل و بدون مانع آنتن‌هاي فرستنده و گيرنده، مي‌تواند اطلاعات ديجيتال را با نرخ بسيار بالا منتقل نمايد. در صورت وجود موانع طبيعي بين فرستنده و گيرنده، اين روش به هيچ‌وجه قابل استفاده نمي‌باشد. به‌طور كلي در مناطق كوهستاني كه ديد مستقيم آنتن‌ها معمولا" با مشكل مواجه است استفاده از اين روش مخابراتي به هيچ‌وجه توصيه نمي‌شود.

[آریوبرزن 13988]

روش‌ انتقال به كمك ماهواره (Satellite Transmission):

 

استفاده از ماهواره، يكي از مطمين‌ترين روش‌هاي ارسال و دريافت اطلاعات مي‌باشد. با رشد روزافزون تعداد ماهواره‌هاي پرتاب شده، تخصصي شدن حوزه‌ي عملكرد آن‌ها و كاهش هزينه‌ي استفاده از سرويس‌هاي مختلف ماهواره‌اي، جهت انجام تله‌متري در پروژه‌هاي مختلف، خصوصا" در مناطق دورافتاده و خارج از پوشش راديويي، استفاده از اين روش به نحو چشمگيري افزايش يافته است.

استفاده از اين روش در انتقال داده‌ي كم (Narrow band) و خصوصا" در مكان‌هايي توصيه مي‌شود كه مشكل ديد (Line of sight) جهت برقراري ارتباط راديويي وجود دارد.

در ادامه‌ي مطلب به بررسي انواع سيستم‌هاي ماهواره‌اي موجود خواهيم پرداخت.

[آریوبرزن 13988]

1-شبكه‌ي ماهواره‌اي Inmarsat

 

اين شبكه با پرتاب اولين ماهواره‌ي مخابراتي خود در سال 1982 (Inmarsat A) آغاز به‌كار كرد. هم‌اكنون اين شبكه با در اختيار داشتن ماهواره‌هاي متعدد، تمامي سطح كره‌ي زمين به غير از مناطق مركزي قطب‌ها را پوشش مي‌دهد. سرويس‌هاي مختلف ماهواره‌اي توسط اين شبكه ارايه مي‌شود كه جهت ارسال و دريافت Voice , Fax و data با سرعت‌هاي مختلف در هر نقطه از كره‌ي زمين مي‌توانند مورد استفاده واقع شوند. پرسرعت‌ترين اين سرويس‌ها، سرويس Inmarsat RBGAN با پهناي باند 144 Kbit/s بوده و كم‌سرعت‌ترين و ارزان‌ترين آن كه فقط جهت انتقال data با سرعت پايين مورد استفاده واقع مي‌شود Inmarsat C مي‌باشد. در شكل زير پوشش ماهواره‌اي اين ماهواره مشخص مي‌باشد.

[آریوبرزن 13988]

2- ماهواره‌ي ثريا (Thuraya)

اين ماهواره متعلق به امارات متحده‌ي عربي بوده و دفتر مركزي آن در شارجه مي‌باشد. اين شبكه‌ي ماهواره‌اي تقريبا" يك سوم جهان شامل اروپا، افريقا و خاورميانه را در حال حاضر تحت پوشش داشته و اقيانوسيه و شرق دور را نيز در آينده‌اي نزديك تحت پوشش خود قرار خواهد داد. ترمينال‌هاي ماهواره‌اي ثريا مي‌توانند ارتباطات Voice و Data را با حداكثر سرعت 9.6 Kb/s مبادله مي‌نمايد. اين ماهواره در منطقه‌ي ما يكي از بهترين سرويس‌دهندگان در حوزه‌ي ارتباطات ماهواره‌اي مي‌باشد. در شكل زير پوشش بين‌المللي ثريا نشان داده شده است.

 

در آدرس زيرمي توانيد انتشارات سازمان نظام مهندسي هنگ كنگ (Architectural Services Department) را در مورد تاسيسات برقي و مكانيكي ساختمان پيدا كنيد. براي مقايسه بامشابه ايراني مناسب مي باشد. آدرس اين سايت را از وبلاگ " مهندسي شبكه هاي توزيع برق " نيز مي توانيد دنبال نماييد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[آریوبرزن 13988]

۳- سيستم ماهواره‌اي Orbcomm :

اين سرويس ماهواره‌اي از 30 ماهواره‌ي مدار قطبي تشكيل شده است كه در حال گردش به دور زمين هستند. توالي چرخش ماهواره‌ها به‌صورتي است كه هر نقطه از زمين در هر زمان تحت پوشش يك ماهواره مي‌باشد. در شكل زير مناطق تحت پوشش ماهواره‌هاي اين سيستم نشان داده شده است. به‌طور كلي پوشش كل سطح زمين، توان بالاي انتشار امواج، كوچك بودن آنتن و دستگاه مورد نياز و سرويس‌هاي متنوع، كاربرد اين سيستم را فراگير نموده است. سيستم ارسال داده در اين سيستم محدود نبوده ولي هزينه‌هاي شارژ آن بسيار بالا مي‌باشد.

[آریوبرزن 13988]

4- سيستم ماهواره‌اي GOES :

اين سيستم ماهواره‌اي از نوع مدار ثابت بوده و قابليت ايجاد ارتباط دو طرفه در اين سيستم وجود ندارد. به‌طور كلي قابليت SCADA در اين سيستم ماهواره‌اي وجود ندارد. قيمت هر مودم آن در حدود 5000 دلار بوده و كل دنيا را نيز پوشش نمي‌دهد.”

 

( Geostationary Operational Environmental Satellites ( GOES

[آریوبرزن 13988]

۵- سيستم ماهواره‌اي ARGOS :

اين سرويس ماهواره‌اي از 28 ماهواره‌ي مدار قطبي تشكيل شده است كه در حال گردش به دور زمين هستند و از سال 1978 فعال شده‌اند. توالي چرخش ماهواره‌ها به‌صورتي است كه هر نقطه از زمين در هر زمان تحت پوشش يك ماهواره مي‌باشد. انتقال اطلاعات در اين سيستم دو طرفه نبوده و صرفا" داراي كاربري خاص براي موقعيت‌يابي مي‌باشد. قيمت مودم ارتباطي سيستم حدود 2000 دلار بوده و هزينه‌ي شارژ روزانه براي انتقال 32 بايت اطلاعات 5/7 دلار مي‌باشد.

مشخصات اين ارتباط ماهواره‌اي را از آدرس زير مي‌توانيد به‌طور كامل مطالعه كنيد:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

[آریوبرزن 13988]

۶- شبكه‌ي ماهواره اي ايريديوم (IRIDUM)

ايريديوم تنها شركت ماهواره‌اي است كه به‌طور واقعي تمام سطح زمين حتي قطب‌ها را براي ارتباط صوت و داده، تحت پوشش قرار داده است. اين سيستم در حال حاضر داراي 66 ماهواره مدار پايين مي‌باشد (در سال 2002 نيز 5 ماهواره‌ي يدكي به اين مجموعه اضافه شد.) كه در حال گردش به دور زمين هستند. اين سيستم كاملا" آمريكايي بوده و از سال 2001 به حالت تجاري در آمده است. سرعت ارسال داده در باند L ، 2400 بيت در ثانيه بوده و فركانس كاري سيستم حدود 1600 مگاهرتز است. به لحاظ اين‌كه اين سيستم كاملا" آمريكايي بوده و ترمينال‌هاي آن نيز توسط شركت‌هاي آمريكايي توليد مي‌شوند، امكان استفاده از آن همانند Inmarsat و ثريا وجود نداشته و سرمايه‌گذاري بر روي آن توصيه نمي‌شود. در شكل زير نحوه ي پوشش كره ي زمين توسط اين ماهواره ها، نشان داده شده است.

[آریوبرزن 13988]

در آدرس هاي زير مي توانيد اطلاعات بيشتري در مورد سرويس هاي اين ماهواره را مشاهده نماييد.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام