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Sistema para adquisición

de señales analógicas y digitales

y transmisión por GPRS.

Aplicación a las EMCABB

Guillermo Friedrich

UTN-FRBB

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Prototipo en EMCABB2 (2006)

Modem GSMModem GS

Prototipo enEMCAMBB 2

Registro de PM10

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Descripción general

• El sistema se basa en uno o más equipos de adquisición de señales analógicas y digitales, que utiliza el servicio GPRS de las redes GSM para enviar la información.

• Capacidad de cada equipo:

– 32 entradas analógicas, con conversión a 12 bits

– 32 entradas digitales

– GPS opcional• Fecha y hora UTC, latitud, longitud, rumbo, velocidad.

• Salidas:

– RS232 para conexión a modem GSM/GPRS

– RS232 para conexión a PC (por ejemplo para data logging)

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Esquema general

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Que es GPRS

• Es un servicio para el transporte de datos que ofrecen las empresas de telefonía celular GSM.

• Por encima de GPRS se utiliza IP, lo que facilita la integración con Internet.

• Las empresas de telefonía celular disponen de un gatewaypara la conexión a Internet.

•Por lo general la tarifación es por volumen de tráfico y no por tiempo de conexión.

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GPRS - Prestaciones

• Los terminales GPRS están pensados principalmente para la descarga de información (Ej.: http).

• Más ancho de banda de bajada que de subida.

– Ejemplo:

• Terminal de clase 4 + 1 ���� 4 canales de bajada y 1 de subida.

• Algunos ensayos con buenas condiciones de señal (Chakravorty) han dado:

– 53.6 kbps de bajada

– 12 kbps de subida.

• El tráfico en un sistema de telemetría es básicamente de subida ���� 12 kbps (o menos).

– Excede lo necesario para los requerimientos de este sistema.

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GPRS – Aspectos favorables

• Bajo costo inicial

– No hay que montar una infraestructura propia de comunicaciones.

• Bajo costo de uso

• Facilidad para el despliegue en áreas urbanas o suburbanas con cobertura GSM.

– Donde por lo general se presentan los requerimientos de monitoreo con fines de control ambiental.

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Equipo remoto

Placa principal

Vista del interior del equipo

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Equipo remoto

• Basado en microcontrolador Atmel de 8 bits, con 8 KB de memoria flash (código) y 2 KB de memoria EEPROM (datos)

• 4 ADC de 12 bits y 8 canales c/u ���� total de 32 canales

• 32 entradas digitales

• Entrada serial para GPS (RS232 o TTL)

• Batería para más de 4 hs de autonomía.

• Modem Motorola G20, conectado por RS232 y controlado mediante comandos AT.

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Equipo remoto

• El microcontrolador es programable en el circuito, lo que facilita la reprogramación y/o parametrización del equipo mediante una PC.

• Montado en rack estándar de 19”, por ser el formato disponible en las EMCABB.

– Se puede montar en gabinete más compacto para otro tipo de situaciones.

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Equipo remoto

• El equipo puede tener incorporado un GPS

Módulo GPS Antena de GPS

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Conexión a los instrumentos

• Los instrumentos de ambas EMCABB tienen una salida analógica de entre 0 y 5 V, proporcional a la magnitud leída.

– Usada para la conexión al datalogger

– Nuestro equipo se conecta en paralelo

• Se debe multiplicar el valor obtenido por un factor de escala, a fin de obtener la magnitud correspondiente.

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Parámetros de operación

• Frecuencia de monitoreo y transmisión:

– puede configurarse en pasos de a 30”

• El equipo instalado actualmenta en la EMCABB 1 transmite cada 5 min.

• El tamaño del mensaje transmitido depende de:

– cantidad de canales analógicos

– cantidad de canales digitales

– información de GPS

• El valor reportado por cada canal analógico es el promedio de 16 muestras obtenidas a intervalos de 1”.

• Reduce el error por ruido y errores propios del ADC.

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Formato y tamaño del mensaje

• Encabezado: 4 bytes

– ID del equipo, Nro de secuencia

• Fecha UTC: 3 bytes

• Hora UTC: 3 bytes

• Canales analógicos: 3 bytes cada 2 canales

• Canales digitales: 1 byte cada 8 canales

• Latitud: 5 bytes

• Longitud: 5 bytes

• Velocidad: 3 bytes

• Rumbo: 3 bytes

• Autenticación: 4 bytes

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Cálculo de tráfico

• El mensaje de mayor tamaño tiene 82 bytes

• El ACK tiene 6 bytes

• Con una frecuencia de un mensaje cada 5 minutos y un 20% de retransmisiones:

�912 KB al mes el costo de comunicación puede ser de

entre $10 y $20 mensual.

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Interfaz con el PECAS

• Los mensajes recibidos se desempaquetan, se convierten a la escala correspondiente y se almacenan en una base de datos SQL, para ser tomados de allí por el PECAS.

• Asimismo, se dispondrá de algunas páginas webdinámicas que permitirán efectuar algunas consultas simples, a modo de tablas y/o gráficos, sobre los datos recibidos y almacenados.