Новый высокотехнологичный 3G/GSM-модем iRZ TU41 и актуальные решения на его базе

«Умный» 3G/GSM-модем iRZ TU41

Рис. 1. Внешний вид 3G/GSM-модема iRZ TU41

Часто в процессе работы у компаний возникают задачи, требующие максимально эффективного и простого решения для внедрения в имеющуюся систему. Новый 3G/GSM-модем iRZ TU41 (рис. 1) поддерживает открытую среду разработки Java. Она является одним из самых используемых стандартов программирования в мире, что имеет решающее значение для успешного развития М2М-технологий. Java позволяет легко и быстро создавать пользовательские приложения благодаря широкому выбору инструментов, надежной концепции защиты приложений и данных, а также возможности отладки приложений в модуле.

Пример применения платформы Java — интеграция iRZ TU41 в решение iRZ Collector, ориентированное на объединение удаленных устройств в единую информационную систему. В рамках iRZ Collector обеспечивается прозрачное взаимодействие программного обеспечения (ПО) заинтересованной стороны с удаленными устройствами (тепловычислителями, электросчетчиками, любыми другими системами телеметрии и телемеханики) посредством беспроводной связи. Данное решение имеет ряд неоспоримых достоинств:

• Не требуется внешний IP-адрес для каждого модема, подключенного к удаленному устройству: для работы достаточно любой SIM-карты с услугой пакетной передачи данных.
• Предусмотрена возможность резервирования каналов связи на различных уровнях. Резервирование поддерживается на уровне мобильного оператора, на уровне поставщика интернет-услуг и на уровне пакетной передачи данных (альтернатива связи при отсутствии пакетной передачи — технология передачи данных CSD).
• С помощью iRZ Collector до четырех заинтересованных сторон могут работать с одними и теми же удаленными устройствами. Это полезно, если заинтересованным сторонам необходимо получать доступ к данным удаленных устройств независимо друг от друга, или в случае разнородности используемого ими ПО.

Сопутствующее ПО для внедрения решения доступно для бесплатного скачивания на сайте www.radiofid.ru.

В составе решения iRZ Collector или с помощью отдельного Java-приложения возможно настраивать оповещения пользователя о фиксируемых модемом событиях посредством SMS-сообщений. К iRZ TU41 могут подключаться различные датчики и другие устройства. В программе настройки задаются параметры, по которым формируется событие: изменение температуры, давления, влажности, срабатывание датчика движения и т. д. Модем iRZ TU41 решает большое количество таких задач благодаря двум аналоговым входам АЦП и семи GPIO, четыре из которых имеют силовые выходы (до 0,5 А, коммутация на «+» источника питания). При возникновении события на заданные номера поступают SMS-сообщения, текст и периодичность отправки которых также могут задаваться в программе. SMS можно использовать и для удаленного управления подключенным оборудованием. Для этого создается Java-приложение, позволяющее отправлять на модем SMS-команды для переключения выводов. Также с помощью соответствующего Java-приложения модем может автоматически устанавливать соединение в заданное время, поддерживать его постоянно или работать в режиме сервера, отправлять данные на заданный e-mail или записывать во встроенную память и т. д.

Для создания приложений существует большое количество программ, поддерживающих разработку на Java. Работа в удобной и защищенной среде Java позволяет разработчику использовать коммуникационные ресурсы модема, полностью задействуя его функциональность.

3G/GSM-модем iRZ TU41 осуществляет высокоскоростную защищенную TCP/IP-передачу данных по сетям сотовой связи. Данные с портов RS-485/RS-422/RS-232 могут передаваться на удаленную сторону как с помощью 3G/GPRS, так и CSD. Модем оснащен USB-интерфейсом для управления устройством, а также для программирования и конфигурирования Java-приложений. Функция PowerUSB позволяет осуществлять питание модема через интерфейс USB. Модем имеет защиту от скачков напряжения, перегрузок и неправильного подключения ко внешним приборам. Выводы GPIO, разъем питания и выход 3,3 В для питания внешних интерфейсов защищены самовосстанавливающимися предохранителями.

iRZ TU41 поддерживает следующие частотные диапазоны в зависимости от стандартов связи: 900/1800 МГц для GSM/GPRS/EDGE и 900/2100 MГц для HSPA+/UMTS. Модем управляется стандартными AT-командами, а также набором собственных команд. Встроенный сторожевой таймер, реализованный внешними по отношению к GSM-модулю элементами, позволяет отслеживать состояние и выполнение внутренних процессов и препятствует зависанию устройства. Также имеется функция перезапуска модема через заданный пользователем интервал времени. iRZ TU41 оснащен двумя SIM-картами для расширения функциональных возможностей.

Для удобства установки и подключения в iRZ TU41 предусмотрено отображение статуса соединения, уровня GSM-сигнала и возникновения аварийной ситуации с помощью четырех светодиодных индикаторов. Модем выполнен в компактном пластиковом корпусе, позволяющем крепить устройство на стандартную DIN-рейку. В экстремальных условиях эксплуатации, характерных для промышленного применения, важной характеристикой GSM-оборудования является способность бесперебойного функционирования в широком диапазоне температур (–40…+85 °С). Диапазон питающих напряжений расширен до 7–40 В. Структурная схема модема iRZ TU41 приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема 3G/GSM-модема iRZ TU41

Примеры использования 3G/GSM-модема iRZ TU41

На базе 3G/GSM-модема iRZ TU41 было разработано простое и эффективное решение для внедрения на автодроме города Сочи, где проводилась гонка Формулы-1 Гран-при России. Назначение решения — ведение подсчета посетителей автодрома. Данная система также нашла применение в ряде муниципальных и частных объектов массового посещения, где необходим контроль числа посетителей: магазины, стадионы, транспортные средства (автобусы, трамваи).

Принцип работы решения достаточно прост: на входах в объект устанавливаются датчики горизонтального или вертикального монтажа. В горизонтальной плоскости могут быть установлены следующие типы датчиков:

• Оптические. Принцип работы: человек пересекает инфракрасные лучи установленных друг напротив друга сенсоров (приема и передатчика луча), и система фиксирует посетителя.
• Лазерные. Принцип работы построен на отражении луча от тела человека. Сенсором является лазер, работающий в инфракрасном диапазоне.
• Ультразвуковые. Используется принцип отражения звука.

Сенсоры вертикальной установки монтируются на потолке. В них используется принцип тепловизора. Такие устройства позволяют определять местоположение объекта, излучающего тепло.

Также система может содержать индикатор, визуализирующий информацию, полученную от датчиков. Все показания подключенных устройств поступают на модем, который отправляет их на диспетчерский пункт по радиоканалу. Благодаря передаче данных беспроводным способом нет территориальных ограничений при размещении диспетчерского центра, а отсутствие необходимости в прокладке кабелей является экономически выгодным. Соответствующее ПО на компьютере диспетчера позволяет строить различные отчеты в табличном и графическом виде, с помощью которых проводится анализ посещаемости.

Количество подключаемых к модему датчиков не ограничено, их набор пользователь может легко менять самостоятельно. Структурная схема данного решения приведена на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема решения для подсчета входящих посетителей на базе 3G/GSM-модема iRZ TU41

Сейчас в разработке находится проект для школ и других учебных заведений, основанный на работе 3G/GSM-модема iRZ TU41. В данном случае модем позволяет формировать базу данных о посещениях учеников. На входе в школу находится турникет со считывателем личных карт учащихся. iRZ TU41 получает данные со считывателя карт по интерфейсу RS-485 и передает их на сервер или главный компьютер по радиоканалу. На основе этой информации формируются отчеты, содержащие точное время фиксирования личной карты ученика при входе/выходе из школы.

Заключение

Подводя итог вышесказанному, можно сделать следующие выводы: 3G/GSM-модем iRZ TU41 является гибким и эффективным инструментом для разработчиков М2М-систем, который дает возможность легко внедрить и быстро осуществить запуск системы. Устройство просто интегрируется в системы, являясь оптимальным и эффективным по затратам решением передачи данных, а платформа Java позволяет пользователю самостоятельно «обучить» модем новым функциям. Наличие распространенных интерфейсов RS-232, RS-485, RS-422, двух аналоговых входов и семи цифровых входов/выходов, а также поддержка работы с двумя SIM-картами делают iRZ TU41 универсальным устройством для решения огромного количества задач.

Современный многофункциональный 3G/GSM-модем iRZ TU41, передающий данные беспроводным способом, находит применение в различных системах сбора данных и управления технологическими процессами, системах телеметрии и телемеханики, системах удаленного мониторинга, а также в автоматизированных системах учета энергоресурсов. Такие системы задействованы в энергетике, нефтегазовом комплексе, химической, металлургической, машиностроительной и другой промышленности, а также в банковском бизнесе, мониторинге транспорта, сфере обеспечения безопасности и т. д.

Компания «Радиофид Системы» практикует индивидуальный подход к клиентам — мы готовы реализовать проект любой сложности, разработанный под конкретные задачи, установить оборудование, максимально соответствующее поставленным требованиям, а также провести кастомизацию уже имеющейся продукции.