Каково назначение устройства позиционирования в жмд: Особенности конструкции современных НЖМД, виды дефектов магнитного диска НЖМД

Содержание

Накопитель на жёстких магнитных дисках

Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках.

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках, НЖМД, жёсткий диск, винче́стер (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD; в просторечии винт, хард, харддиск) — энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.

При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Название «Винчестер»

По одной из версий название «винчестер» накопитель получил благодаря фирме 1973 году выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый. Кеннет Хотон, руководитель проекта, по созвучию с обозначением популярного охотничьего ружья «Winchester 30-30»[1] предложил назвать этот диск «винчестером»[2].

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слов «винт» (наиболее употребимый вариант), «винч» и «веник».

Характеристики

Разобранный жёсткий диск Quantum fireball (модель 2001 года)

Интерфейс (англ.

interface) — набор, состоящий из линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена. Современные накопители могут использовать интерфейсы Serial ATA, SAS, FireWire, Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. (2 Тб) В отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т. д.; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, напр., «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 ГиБ.[3]

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension) — почти все современные (2001—2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Последние чаще применяются в ноутбуках. Так же получили распространение форматы — 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в формфакторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (англ. random access time) — время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик от 2,5 до 16 мс, как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс[4]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5[5]).

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).

Надёжность (англ. reliability

) — определяется как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF). См. также: Технология SMART (S.M.A.R.T. (англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя).

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate):

  • Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с
  • Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных (2008 год) HDD он обычно варьируется от 8 до 32 Мб.

Производители

Большая часть всех винчестеров производятся всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и 2001 году. Maxtor. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала ещё фирма Micropolice, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставленные фирмой Nidek, и Micropolice понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была на корню куплена той же Seagate.

Устройство

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок — пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика — окислов железа, марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения держатся в секрете. Большинство бюджетных устройств содержит 1 или 2 пластины, но существуют модели с большим числом пластин.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (4200, 5400, 7200, 10 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин.

Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных, как правило неодимовых, постоянных магнитов и катушки на подвижном блоке головок.

Вопреки расхожему мнению, внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом; а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля, который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько микрометров) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а так же при прогреве устройства во время работы.

Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.

Низкоуровневое форматирование

На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются — на них формируются дорожки и секторы.

Ранние «винчестеры» (подобно дискетам) содержали одинаковое количество секторов на всех дорожках. На пластинах современных «винчестеров» дорожки сгруппированы в несколько зон. Все дорожки одной зоны имеют одинаковое количество секторов. Однако, на каждой дорожке внешней зоны секторов больше, и чем зона ближе к центру, тем меньше секторов приходится на каждую дорожку зоны. Это позволяет добиться более равномерной плотности записи и, как следствие, увеличения ёмкости пластины без изменения технологии производства.

Границы зон и количество секторов на дорожку для каждой зоны хранятся в ПЗУ блока электроники.

Кроме того, в действительности на каждой дорожке есть дополнительные резервные секторы. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (англ. remaping). Конечно, данные, хранившиеся в нём, скорее всего, будут потеряны, но ёмкость диска не уменьшится. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая в процессе эксплуатации.

Таблицы переназначения секторов также хранятся в ПЗУ блока электроники.

Во время операций обращения к «винчестеру» блок электроники самостоятельно определяет, к какому физическому сектору следует обращаться и где он находится (с учётом зон и переназначений). Поэтому со стороны внешнего интерфейса «винчестер» выглядит однородным.

В связи с вышеизложенным существует очень живучая легенда о том, что корректировка таблиц переназначения и зон может увеличить ёмкость жёсткого диска. Для этого существует масса утилит, но на практике оказывается, что если прироста и удаётся добиться, то незначительного. Современные диски настолько дёшевы, что подобная корректировка не стоит потраченных на это ни сил, ни времени.

Блок электроники

В ранних жёстких дисках управляющая логика была вынесена на MFM или RLL контроллер компьютера, а плата электроники содержала только модули аналоговой обработки и управление шпиндельным двигателем, позиционером и коммутатором головок. Увеличение скоростей передачи данных вынудило разработчиков уменьшить до предела длину аналогового тракта, и в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала.

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.

Блок управления представляет собой систему управления, принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя).

Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood — максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнении принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

Технологии записи данных

Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод параллельной записи

На данный момент это всё ещё самая распространенная технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². В настоящее время происходит постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

Метод перпендикулярной записи

Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 15-23 Гбит/см², в дальнейшем планируется довести плотность до 60—75 Гбит/см².

Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

Метод тепловой магнитной записи

Метод тепловой магнитной записи (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR) на данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На рынке ЖД данного типа пока не представлены (на 2009 год), есть лишь экспериментальные образцы, но их плотность уже превышает 150 Гбит/см². Разработка HAMR-технологий ведется уже довольно давно, однако эксперты до сих пор расходятся в оценках максимальной плотности записи. Так, компания Hitachi называет предел в 2,3−3,1 Тбит/см², а представители Seagate Technology предполагают, что они смогут довести плотность записи HAMR-носители до 7,75 Тбит/см².[6] Широкого распространения данной технологии следует ожидать после 2010 года.

Сравнение интерфейсов

Пропускная способность, Мбит/с Максимальная длина кабеля, м Требуется ли кабель питания Количество накопителей на канал Число проводников в кабеле Другие особенности
Ultra 2 40/80 Controller+2Slave, горячая замена невозможна
FireWire/400 400 4,5 (при последовательном соединении до 72 м) Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя) 63 4/6 устройства равноправны, горячая замена возможна
FireWire/800 800 4,5 (при последовательном соединении до 72 м) Нет 63 4/6 устройства равноправны, горячая замена возможна
USB 2. 0 480 5 (при последовательном соединении, через хабы, до 72 м) Да/Нет (зависит от типа накопителя) 127 4 Host/Slave, горячая замена возможна
Ultra-320
SAS 3000 8 Да Свыше 16384 горячая замена; возможно подключение
eSATA 2400 2 Да 1 (с умножителем портов до 15) 4 Host/Slave, горячая замена возможна

История прогресса накопителей

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Обзор способов точного позиционирования персонала на основе современных методов определения координат

12 Июл 2019

Автор статьи

Дмитрий Покатаев, [email protected]

Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №1 (65) 2019

 

Скачать статью в PDF


В последнее время значительно увеличился интерес к системам контроля персонала, причем если раньше самым востребованным устройством была электронная проходная, то сейчас есть интерес и к определению местонахождения работника на самом предприятии. Конечно, различные считыватели на дверях позволяют на основе персональных карт сотрудников отследить местоположение с точностью до помещения, но на открытых территориях они уже бесполезны. Здесь на первый план выходят системы на базе носимых устройств с возможностью определения точных координат и дальнейшей передачи их в диспетчерский центр для обработки или на другие носимые устройства. Это класс систем RTLS (Real-time Locating Systems) — системы позиционирования в режиме реального времени. Задачей данных систем является контроль не только рабочего времени, но и фактического местопребывания в конкретный момент с целью определения нахождения в опасных зонах и предупреждения об опасностях, а также оценки состояния здоровья.

В статье представлены только системы, использующие для определения позиции и передачи данных радиоканал. Другие типы систем, например ультразвуковые, рассматриваться не будут. При этом будут описаны в основном типичные решения и методы позиционирования, а не конкретные системы конкретных производителей и их особенности.

Когда задается вопрос: «Как я могу узнать, где находится сотрудник в настоящий момент?»  — конечно, все сразу вспоминают о GPS, хотя правильнее говорить, наверное, GNSS (Global Navigation Satellite System) — глобальная спутниковая навигационная система. Ведь, кроме GPS, есть еще ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo, с которыми многие современные приемники могут работать одновременно. Основное преимущество данного типа систем — отсутствие необходимости размещать наземную инфраструктуру у потребителя. Но при этом существенными ограничениями становятся возможность работы в основном на открытом пространстве, позиционирование антенны для хорошей видимости неба, достаточно большой расход электроэнергии на выделение сигнала спутников принимаемого сигнала (работа корелляторов) и решение навигационной задачи (работа вычислительного ядра). Эти две задачи составляют до 80% энергопотребления приемника. Хотя самые экономичные приемники потребляют ток всего 15–20 мА при напряжении 3,3 В в режиме слежения и немного более при поиске и захвате сигналов, традиционные системы передачи данных от таких приемников в диспетчерский центр потребляют в десятки и даже сотни раз больший ток. Например, GSM-модем при передаче в режиме GPRS потребляет ток 300–400  мА, а при поиске сети — до 1,5 А. Поэтому и спутниковым приемникам, и радиоканалу на основе GSM появилось много альтернатив, о которых пойдет речь далее.

Сначала о том, какие варианты систем возможны. Приведу несколько классификаций систем с краткими комментариями.

По методу определения координат

  1. На основе данных спутниковых систем навигации.
  2. На основе данных о видимых базовых станциях GSM.
  3. На основе данных о видимых базовых станциях Wi-Fi.
  4. На основе пассивных стационарных маяков с известным положением и активными носимыми устройствами.
  5. На основе сканирующих станций и пассивных носимых устройств.
  6. Комбинированные.

Сразу следует сказать, что все шесть пунктов реализует или может реализовать современный смартфон, поэтому смартфон или планшет обычно служат основой многих систем позиционирования. Причем смартфон может не только самостоятельно принимать и анализировать сигналы, но и выступать как объект наблюдения, если включен соответствующий режим Bluetooth Low Energy или режим AP-Mode модуля Wi-Fi.

Рис. 1. Фиксированная инфраструктура RTLS

По типу получаемых координат

  1. Абсолютные координаты.
  2. Относительные координаты.
  3. Относительные взаимные координаты в группе без прямой привязки к местности.

Не всегда нужны точные географические координаты в общемировой системе координат, часто достаточно просто привязки положения к конкретному участку местности. При этом такие локальные системы значительно проще и экономичнее, но поскольку обычно это не GNSS-системы, они предполагают определенную наземную инфраструктуру и, возможно, большие расходы на обслуживание, чем системы на базе GNSS. Если посмотреть чисто физическую реализацию, сначала всегда определяется именно относительное положение передатчика и приемника, что характерно для всех типов систем. Как правило, определяется расстояние или угол приема сигнала. Затем полученные данные служат основой определения глобальных координат, если это необходимо.

По точности получаемых координат

  1. Метровая точность.
  2. Дециметровая точность.
  3. Сантиметровая точность.

Если в 60-х годах прошлого века километровая точность глобальной навигационной системы считалась неплохим результатом, то теперь она даже не вошла в нашу классификацию. Это произошло из-за улучшения математических методов и, самое главное, большей доступности вычислительных ресурсов в системах навигации и очень значительного роста производительности мобильных вычислительных систем. Сантиметровая и дециметровая точность зачастую просто результат хорошей цифровой фильтрации сигнала или применения удачной математической модели ее распространения. Причем это характерно для всех систем — как локальных, где сигнал распространяется на расстоянии
в десятки и сотни метров, так и глобальных, где сигнал передается на тысячи километров, как, например, в спутниковых системах.

По месту получаемых координат

  1. В диспетчерском центре.
  2. В самом носимом устройстве.
  3. В других носимых устройствах (при определении взаимных координат).

Рис. 2. Принцип опзиционирования в группе без привязки к абсолютным координатам

Не всегда необходимо и возможно получение координат в мобильном устройстве — обычно координаты получает диспетчер в специализированном диспетчерском центре, и маршруты движения записываются сервером для дальнейшего анализа, если это понадобится. Во всех случаях выгоднее вычислять и обрабатывать координаты мобильных устройств на сервере, ведь у стационарного сервера энергоэффективность значительно выше, чем у мобильного устройства с питанием от аккумулятора. Но если устройство не вычисляет координаты и не отправляет их, нагрузка по передаче данных о его положении для последующего вычисления координат обычно ложится на дополнительную инфраструктуру в виде базовых станций и их каналы связи с сервером.

По наличию обратной связи с носимыми устройствами

  1. Без обратной связи с носимыми устройствами.
  2. С обратной связью с носимыми устройствами.

Иногда требуется передавать данные на носимое устройство для оповещения персонала о различных экстренных ситуациях. Обратный канал связи может быть организован по протоколу самой сети позиционирования или как дополнительная опция с собственным радиоканалом, но этот вариант всегда менее эффективен по расходу электроэнергии, а потому такой метод применяется редко.

По времени работы без подзарядки

  1. В течение суток или одной смены.
  2. Длительный период (более суток и до года).
  3. Многолетний период (срок работы более одного года).

Именно необходимость в увеличении длительности работы носимых устройств и уменьшении их массы определяет тенденцию к переходу от традиционных GNSS-систем к различным малопотребляющим меткам, пусть даже при этом требуется дорогая наземная инфраструктура.

По типу энергопотребления радиоканала

  1. Стандартный.
  2. Малопотребляющий (ток потребления при передаче до 100 мА).
  3. Сверхмалопотребляющий (ток потребления при передаче до 10 мА).

Энергопотребление устройства напрямую определяет размер аккумулятора в нем и соответственно массу и габариты, поэтому тенденция сделать радиоканал как можно более энергоэффективным за счет оптимизации протоколов обмена становится все более очевидной. При такой оптимизации мощности передатчиков падают незначительно, просто они работают все более короткое время и передают данные с более высокой скоростью. Причем за счет более совершенных типов модуляции достигается уверенный прием на больших расстояниях.

По типу контролируемых событий

  1. Без контроля дополнительных событий.
  2. С контролем доступа в определенные зоны.
  3. С контролем двигательной активности.
  4. С контролем медицинских параметров (пульс, частота дыхания).
  5. С контролем физических параметров среды (например, наличие определенных веществ в воздухе, погружение в жидкость).

Типичным примером устройств такого типа является всем знакомый фитнесс-браслет. Для таких устройств, обычно работающих в формате Bluetooth Low Energy, характерно измерение пульса и параметров двигательной активности. При этом они имеют радиоканал Bluetooth Low Energy, действующий на расстоянии до 50, а в ряде случаев и до 100 м на открытой местности и допускающий двухсторонний обмен данными. Конечно, если необходимо, создаются и более сложные устройства подобного типа, измеряющие больше параметров. Но и самая простая метка способна контролировать проход в определенные зоны, а события может формировать программное обеспечение сервера.

По типу обслуживаемых объектов

  1. Условно одномерные (стволы и штреки шахт).
  2. Двумерные (территории предприятий, расположенных на равнинной местности).
  3. Трехмерные (здания и карьеры).

Рис. 3. Принцип времени распространения сигнала ToF

Отдельно следует сказать, что первый тип и частично третий тип исключают применение спутниковых систем и альтернативные системы для них просто незаменимы.

По типу корпуса носимого устройства

  1. Метка.
  2. Браслет.
  3. В формате носимой радиостанции.

Формат носимой радиостанции обычно применяется для устройств с обратной связью, хотя элементы обратной связи возможны и в устройствах первого и второго типа. Кроме того, чисто формат носимой радиостанции определяется тяжелыми климатическими условиями работы, длительным сроком службы без подзарядки и, соответственно, большим аккумулятором, применением специальных антенн при наличии приемника, интеграцией дополнительных функций мониторинга и обратной связи.

По месту получения координат носимого устройства

  1. В носимом устройстве с передачей данных о координатах на сервер по дополнительному радиоканалу.
  2. В самой системе с получением координат в базовых станциях и передачей на сервер.
  3. Координаты вычисляет сервер после получения данных от базовых станций.
  4. Координаты вычисляет сервер после получения данных от устройств.

Как уже говорилось выше, выгоднее перенести сложные вычисления из мобильного устройства в стационарный компьютер, но это не всегда возможно, а потому системы обычно строятся по различным компромиссным вариантам, наиболее подходящим для конкретной системы.

По типу электропитания базовых станций

  1. Внешнее питание.
  2. Автономные (питание от аккумулятора, солнечных батарей).

Автономное питание базовых станций характерно для больших территорий, в зданиях эффективнее системы с внешним питанием базовых станций от электросети. Исключение могут составлять строящиеся здания и объекты, где еще нет постоянного электропитания.

Рис. 4. Метод измерения фазы принимаемого сигнала PDoA

По типу радиоканала для передачи данных на сервер

  1. GSM/LTE.
  2. Bluetooth Low Energy.
  3. LoRa.
  4. SigFox.
  5. ZigBee (IEEE802.15.4-2011).
  6. NB IoT.
  7. Нестандартизированный радиоканал.

Вариантов очень много, и все время появляются новые и еще более энергоэффективные.

 

По частотному диапазону (относится и к определению координат, и к способу их дальнейшей передачи)

  1. Субгигагерцевые.
  2. СВЧ.

Такое деление чисто условное и определяется только стандартизацией в использовании радиочастот.

По типу модуляции

  1. Аналоговая.
  2. Цифровая.
  3. Импульсная.
  4. Расширение спектра.

Чем эффективнее модуляция, тем энергоэффективнее система в целом.

По ширине полосы излучения спектра сигнала

  1. Стандартная.
  2. Узкополосная.
  3. Широкополосная.

Системы второго и третьего типа обычно используют цифровую модуляцию сигнала и цифровое выделение полезного сигнала из принимаемого, часто они могут выделять сигнал, уровень которого в точке приема ниже уровня шума, что при равных мощностях передатчика позволит увеличить дальность передачи данных в десятки раз.

 

Методы измерения расстояния и направления

  1. RSSI (Received Signal Strength Indicator)

     — дословно: индикатор силы принимаемого сигнала. Определение дистанции на основе калиброванного по мощности передатчика и оценки уровня принимаемого приемником сигнала. Применяется при позиционировании устройств Bluetooth Low Energy по протоколам iBeacon и Eddystone. И хотя метод уступает по точности другим методам, несомненная простота делает его весьма популярным.

  2. TDoA (time difference of arrival)

    — группа методов, основанных на измерении разницы во времени передачи сигнала от мобильного устройства до базовой станции, с синхронизированными часами и заранее известным местоположением. Иногда говорят также, что этот метод применяет OWR (One-Way Ranging) — одностороннее измерение времени распространения сигнала. Положение приемника определяется пересечением гипербол, так как для определения положения приемника применяется разностно-дальномерный метод с использованием минимум трех опорных точек с известным положением для обмена сигналами с мобильным устройством. Метод известен во множестве вариантов и реализаций по методу синхронизации часов, порядку передачи пакетов и т. д.

  3. ToA (Time of Arrival)

    Рис. 5. Принцип реализации метода TDоA


    — обычно подразумевает измерение времени распространения сигнала до объекта и обратно. Если объектом осуществляется ретрансляция сигнала с задержкой, метод называют TWR (Two-Way Ranging). Также иногда метод именуют RTT (Round Trip Time), RToA (Return Time of Arrival)  — все зависит от сферы применения. Метод очень простой и эффективный, так как не требует синхронизации времени приемника и передатчика. Его недостаток заключается в сильной зависимости от стабильности генераторов устройств, что определяет погрешности измерения времени ретрансляции на ведущем устройстве за счет некоторой нестабильности времени ответа ведомого. Это приводит к тому, что погрешность в реальных системах обычно больше метра. Во многих источниках методы TDoA и TоA рассматривают как конкурирующие. Хотя каждый из них просто эффективнее в определенной ситуации. Метод TDoA больше подходит при работе по каналу без прямой видимости Non-Line-of-Sight (NLOS). При этом метод TоA превосходит метод TDоA, когда доминируют каналы прямой видимости Line-of-Sight (LOS).
  4. ToF (Time-of-Flight)

    — измерение времени распространения сигнала, общая формулировка для целого ряда методов, термин часто встречается в литературе, хотя обычно не указывает на определенную технологию. Можно сказать, что он обычно относится к методам, когда время прохождения сигнала измеряется в одном направлении, но бывают и исключения.

  5. SDS-TWR (symmetrical double-sided two-way ranging)

    — метод измерения дистанции, являющийся усовершенствованным TWR, который использует двойное измерение по методу TWR последовательно в двух направлениях, от первого устройства ко второму и наоборот. В каждом цикле устройства обмениваются временем ретрансляции, измеренным самими устройствами. После двух измерений время прохождения сигнала можно вычислить с погрешностью, достаточной для получения дециметровой и даже сантиметровой точности.

  6. FDoA (Frequency Difference of Arrival)

    основан на измерении разностей доплеровских сдвигов частот от источников сигнала при движении приемника.

  7. AoA (Angle of arrival)

    — дословно: угол прибытия. Метод определения направления распространения радиочастотной волны, падающей на антенную решетку или вычисляемой по максимальной силе сигнала при вращении антенны. AoA определяет направление, измеряя разницу во времени прибытия на отдельных элементах массива антенн. Именно эти задержки позволяют рассчитать угол прибытия сигнала.

  8. AoD (Angle-of-Departure)

    — угол отправления сигнала от объекта, обычно неподвижного. Базовые устройства такого типа излучают различные сигналы в разных направлениях, что используется приемником для определения угла направления на базовую станцию.

  9. PDoA (Phase Difference of Arrival)

    Рис. 6. Угломерный метод AoA


    — измеряется разница в фазе принимаемого сигнала от одного источника на двух и более антеннах с известным положением. Сигнал на антенну, расположенную дальше от источника, придет с большей задержкой. Если антенны находятся близко друг к другу, разница будет в пределах одного колебания частоты, но и она может быть измерена современными устройствами. Типичный пример такого устройства — спутниковый компас. Обычно это группа из трех антенн для приема GNSS-сигналов и, соответственно, трех каналов приема с возможностью измерения фазы сигнала. Компас такого типа определяет направление на спутник GNSS. Зная положение спутника на основе эфемерид с учетом того, что положение приемника известно из обычного решения навигационной задачи, можно определить направление на стороны света.

Большинство современных решений основано на комбинации методов, например, в продукции компании Decawave одновременно используется расчет расстояния по методу SDS-TWR (TоA) и TDoA, при этом совместное применение широкополосных сигналов, сверхширокополосных сигналов повышает эффективность TDoA по точности и SDS-TWR по дальности. Различные методы, основанные на измерении угла, применяются все реже из-за больших габаритов антенных устройств по сравнению с дальномерными методами, позволяющими создавать совсем компактные устройства, на работу которых не влияет положение в пространстве и направление ориентирования антенны.

 

Основные требования при построении систем

Основные требования при построении систем относятся к типу корпуса носимого устройства и его массе. Обычно самым главным является соотношение массы, времени работы и максимальной удаленности от базовой станции. Требования постоянно растут, и многим потребителям нужны субметровые по точности системы с возможностью обратной связи, контролем параметров объекта, контролем зон, покрытием в зонах с размерностью десятки километров и массой носимого устройства не более 100–120 г. При этом определение координат должно быть одинаково эффективно и бесперебойно, а дополнительная инфраструктура в виде базовых станций минимальна. Системы должны устойчиво работать в зонах без покрытия GSM и быть малочувствительны к электромагнитным помехам. И сейчас это во многом выполнимо!

 

Примеры реализации систем

Система с пассивными метками.

Самая простая система и самая экономичная. Понятие «пассивные» весьма условно. Обычно такие метки сами излучают радиосигналы, но не могут их принимать, или для приема их нужно переключить в определенный режим. При этом они могут работать от встроенной батареи годами без ее замены. Если метка находится в зоне видимости базовой станции, то их координаты условно совпадают. Круговая или почти круговая зона вокруг базовой станции и есть контрольная зона присутствия. Обычно стараются сделать так, чтобы метка была видна нескольким базовым станциям, тогда возможно определение дистанции по RSSI и местоположения метки по результатам измерения расстояния минимум до трех базовых станций с известным положением. Точность таких систем можно отнести к метровым. Несомненное преимущество   — метки очень легкие, менее 20–30 г, срок работы без подзарядки у них составляет несколько лет. Самые популярные системы построены на базе стандарта Bluetooth Low Energy — это широко известные iBeacon и Eddystone, а также менее распространенный AltBeacon и ряд других. Для реализации используется так называемый Advertising Packet  — последовательность байтов, передаваемая устройством Bluetooth Low Energy для его обнаружения. Обычно содержит адрес и имя устройства, но спецификация Bluetooth Low Energy позволяет его изменять, и на этом основаны собственные форматы данных производителей маячков или меток. Такие устройства предусматривают подключение и двунаправленный обмен в соответствии со спецификацией Bluetooth Low Energy, но только для конфигурации. Системы подобного типа используют данные RSSI при приеме и значение RSSI при приеме сигнала конкретного устройства (калиброванное значение) на расстоянии 1 м, передаваемое устройством. Это калиброванное значение и позволяет перевести RSSI в метры. Для сглаживания колебаний уровня RSSI, вызванных отражением, применяется цифровая фильтрация.

Системы с активными метками.

Энергопотребление для данных систем уже значительно выше, чем у систем с пассивными метками. К этому типу могут относиться системы с двунаправленным радиоканалом метки, например на базе Bluetooth Low Energy, так как сам тип канала Bluetooth Low Energy предусматривает двунаправленный обмен при подключении. В такой метке уже может находиться даже небольшой дисплей для передачи сообщений пользователю. Данная система также относится к системам со сверхмалым потреблением, поскольку большую часть времени дисплей отключен и приемник не используется. Кстати, следует отметить, что для сверхмалопотребляющих систем обычно характерны большие расходы энергии именно на прием, ведь передатчик работает очень короткое время, а чтобы принять сигнал, окно времени приема должно быть в разы больше. Особенно это очевидно при анализе энергопотребления для приемопередатчиков Bluetooth Low Energy. Например, с помощью программы BlueNRG Current Consumption Estimation Tool 1.2 для чипов семейства BlueNRG производителя ST Microelectronics. К данному типу систем можно отнести и системы на базе специализированных приемопередатчиков. Вполне заслуженно следует упомянуть уже достаточно старую технологию NanoLOC компании Nanotron (https://nanotron.com) — первые чипы вышли более 10 лет назад. Nanotron использует метод позиционирования SDS-TWR (SymmetricalDouble-SidedTwo-WayRanging — метод симметричного двухстороннего двунаправленного измерения расстояния), что позволяет обеспечить необходимую точность, не прибегая к синхронизации времени, — измеряется время от передачи запроса до получения ответа на него. Также используются широкополосные сигналы, что минимизирует помехи. Погрешность в определении расстояния — 2 м.

Таблица. Точность метода RTK по сравнению с обычными методами позиционирования на основе спутниковых систем без поправок

Компания Decawave (www.decawave.com) анонсировала свой чип DW1000 относительно недавно. Применяется метод позиционирования TDоA и SDS-TWR (см. выше). Соответствует стандарту IEEE802.15.4-2011 UWB channels (широкополосный сигнал). Погрешность в определении расстояния — 10 см за счет совместного применения технологий TDоA и SDS-TWR. У данного производителя хорошие отладочные средства и подробная документация. Комплект Decawave MDEK1001 (https://www.decawave.com/product/mdek1001-deployment-kit/) по сути, готовая система RTLS (Real-time Locating Systems).

Системы с носимыми устройствами типа браслет

могут представлять собой полноценное GSM-GPS-устройство с временем работы не более суток или решение с малопотребляющим радиоканалом, например на основе LoRa.

Сразу следует сказать, что решения на основе GSM и GPS в настоящий момент уже самые неэффективные по энергопотреблению и, соответственно, по массе и габаритам. Поэтому предлагается много альтернативных вариантов с меньшим в десятки и сотни раз энергопотреблением.

Они обладают наименьшими ограничениями в габаритах, у них может быть большой и емкий аккумулятор. Но обычно этот тип корпуса применяется в системах, где есть потребность в высокой надежности самого корпуса, например в системах для шахт. Такие решения обеспечивают двухстороннюю связь с персоналом и его позиционирование для диспетчерского центра. Эти системы обычно построены на базе опорной сети с кабелей, в которые через определенные промежутки вмонтированы приемопередатчики. Позиционирование в таких системах обычно осуществляется на основе данных RSSI.

В данном формате на открытой местности возможно применение спутниковых систем, в том числе и с применением Real Time Kinematic (RTK). Системы особенно удобны, скажем, для карьеров, где невозможно развернуть опорную сеть на базе других стандартов, например Bluetooth Low Energy. Конечно, применение RTK делает систему весьма дорогой и сложной, но эффект часто оправдан получаемой точностью.

Следует также отметить, что не всегда в системах такого типа может быть предусмотрена голосовая связь, а внешний вид и функциональность прибора может напоминать смартфон.

В действительности любая реально существующая система — это компромисс между ценой, массой носимых устройств, территорией охвата, точностью и частотой обновления координат. Вот почему в каждом конкретном случае может подойти одна и совсем не подходить другая система, и, значит, разные типы систем прекрасно уживаются рядом, даже на одних предприятиях, а предложение подобных систем достаточно велико и разнообразно.

Литература:

  1. www.decawave.com/
  2. APS003 APPLICATION NOTE REAL TIME LOCATION SYSTEMS An Introduction Version 1.1. www.decawave.com/sites/default/files/aps003_dw1000_rtls_introduction.pdf
  3. www.naviaglonass.ru/product/vyisokotochnaya-navigatsiya/
  4. BlueNRG Current Consumption Estimation Tool 1.2. www.st.com/resource/en/data_brief/stsw-bnrg001.pdf
  5. www.nanotron.com/
  6. Bluetooth Low Energy модуль НАВИА BT-04A. www.naviaglonass.ru/product/bluetooth-low-energy-modul-navia-bt-04a/
  7. www.acsip.com.tw

 

Разновидности систем обеспечения безопасности высотных работ.

Разновидности систем обеспечения безопасности высотных работ.

Какие существуют виды систем обеспечения безопасности работ на высоте. Назначение удерживающих, позиционирующих, страховочных систем, систем для спасения и эвакуации

Виды систем обеспечения безопасности работ на высоте
Средства защиты человека, выполняющего определенные манипуляции на высоте, используются для предупреждения его падения или травмирования. Набор таких средств называется системой обеспечения безопасности (СОБ) работников, выполняющих свои функциональные обязанности на высоте. 
Какими бывают средства обеспечения безопасности работ на высоте.
Существует несколько видов таких систем. Выбор в пользу той или иной разновидности делается исходя из:
  • продолжительности работы на высоте;
  • поставленной перед специалистом задачи;
  • вида действий, которые ему необходимо выполнять;
  • особенностей рельефа местности или архитектуры объекта;
  • характера опасности и т. д.
Исходя из обозначенных факторов выделяют такие виды средств обеспечения безопасности работ, используемых высотниками:
Удерживающие системы
Удерживающие средства обеспечения безопасности предназначены для предотвращения падения работника с высоты путем удержания его на безопасном расстоянии от края горизонтальной или наклонной плоскости, на которой он находится. Такие системы предусматривают следующие СИЗ от падения с высоты:
Позиционирующие системы
Позиционирующие средства обеспечения безопасности используются для недопущения неконтролируемого перемещения работника вниз по вертикальной конструкции или склону, при работах в подпоре.
Предполагается, что при использовании таких систем работник сможет освободить руки для проведения работ. 

Система позиционирования обязательно применяется совместно с страховочной системой!

Страховочные системы.
Страховочные системы обеспечения безопасности призваны смягчать динамическую нагрузку на тело человека при падении с высоты и сделать этот процесс безопасным. Максимальная величина безопасной динамической нагрузки 6 кН. Такие системы обязательно включают в себя амортизирующие устройства.

Страховочная система – это индивидуальное средство защиты от падения с высоты, состоящее из страховочной привязи, соединительно-амортизирующей подсистемы и анкерного устройства, присоединяемых для страховки.

Страховочная привязь + Страховочный строп
Такой комплект позволяет безопасно проводить большинство работ на высоте. При присоединении стропа к анкерной точке или анкерной линии обеспечивается страховка рабочего.

При замене на двуплечевой строп, можно выполнять работы по подъему на конструкции.

Страховочная привязь + средство защиты ползункового типа на гибкой анкерной линии
Подсистема, состоящая из гибкой анкерной линии, средство защиты ползункового типа с функцией самоблокирования, которое присоединяется к гибкой анкерной линии, соединительным элементом или стропом с соединительным элементом на конце.

Такой комплект позволяет осуществлять передвижения вдоль анкерной линии, сопровождает пользователя, не требует ручной регулировки в ходе изменения положения вверх или вниз и автоматически блокируется на анкерной линии в случае падения.

Страховочная привязь + средство защиты втягивающего типа.
Такой комплект отлично подходит для обеспечения систем безопасности работ на высоте, когда необходимо проводить работы с определенной постоянностью. Например подъемы по лестницам, обслуживание автоцистерн, ремонт оборудование. В таком случае страховочное устройство устанавливается стационарно.
Страховочное устройство с автоматической функцией самоблокирования вытягивания стропа и автоматической возможностью вытягивания и возврата уже вытянутого троса. Функция рассеивания энергии может выполняться самим устройством, или амортизатор может содержаться во втягивающемся стропе.
Отличное решения для работ с малой безопасной высотой.

Система канатного доступа (промышленный альпинизм)

Система индивидуальной защиты от падений, которая включает в себя две отдельно закрепленные подсистемы: одну с использованием рабочего каната и другую - для обеспечения безопасности. Эти подсистемы используют для того, чтобы добраться до места работы или вернуться обратно, и они могут быть использованы для позиционирования на рабочем месте или спасения.



Спасение и эвакуация
До начала спасения пострадавшего, необходимо тщательно оценить риски, понять причину и определить источник опасности, во избежание попадания в аварийную ситуацию спасателя.

Все это учитывается при составлении плана спасательно-эвакуационных работ. Специалисты проводящие работы, должны быть ознакомлены с ПСЭР, иметь при себе необходимый спасательный комплект и обеспечить эвакуацию в течении 10 минут. Именно столько времени человек может безопасно находиться в подвешенном состоянии.

Спасательные комплекты

Устройства эвакуации верхового рабочего

Каково назначение устройства 📍 позиционирования в ЖМД?

newzhook.com/story/full-watch-parasite-2019-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-gentlemen-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-gentlemen-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-survive-the-night-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-survive-the-night-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-intuition-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-intuition-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-call-of-the-wild-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-call-of-the-wild-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-underwater-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-underwater-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-choked-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-choked-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-vast-of-night-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-vast-of-night-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-debt-collectors-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-debt-collectors-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-justice-league-dark-apokolips-war-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-justice-league-dark-apokolips-war-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-high-note-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-high-note-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-trolls-world-tour-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-trolls-world-tour-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-think-like-a-dog-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-think-like-a-dog-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-way-back-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-way-back-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-platform-2019-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-platform-2019-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-lighthouse-2019-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-lighthouse-2019-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-love-stage-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-love-stage-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-laxmmi-bomb-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-laxmmi-bomb-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-my-spy-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-my-spy-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-gabriels-inferno-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-gabriels-inferno-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-i-still-believe-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-i-still-believe-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-emma-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-emma-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-escape-from-pretoria-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-escape-from-pretoria-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-brahms-the-boy-ii-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-brahms-the-boy-ii-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-harriet-2019-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-harriet-2019-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-greenland-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-greenland-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/full-watch-greyhound-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-greyhound-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-the-spongebob-movie-sponge-on-the-run-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-the-spongebob-movie-sponge-on-the-run-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-body-cam-2020-full-hd-movie-online-free/

newzhook.com/story/full-watch-body-cam-2020-streaming-movie-online-hd-free/

newzhook.com/story/123movies-watch-legacy-2020-full-hd-movie-online-free/

Решение задачи позиционирования

07.05.2013

1. Что такое позиционирование

Основными компонентами промышленной системы автоматизации являются контроллеры (ПЛК), модули позиционирования и панели управления.

При этом центральную роль играет модуль позиционирования. Этот модуль на протяжении многих лет совершенствовался инженерами-разработчиками мехатроники. Позиционирование означает движение и требует быстроты и точности. Чем быстрее происходят движения, тем выше производительность автоматизированной производственной линии. Поэтому необходимо сочетать высокую точность с высокой скоростью. Повышение скорости часто приводит к менее точному останову в требуемой позиции. Чтобы решить эту проблему, были разработаны специализированные модули для различных задач позиционирования.

Повышение производительности производственной установки означает увеличение выхода продукции за то же время. Тем самым можно сэкономить стоимость дополнительных установок, становящихся излишними, а также производственную площадь для этих установок и стоимость их обслуживания. Если в какой-либо установке еще никогда не возникали проблемы с позиционированием, это может быть признаком того, что эта установка эксплуатируется еще не достаточно эффективно и в ней имеется потенциал для повышения производительности. В этом случае следует рассмотреть возможность переоснащения установки системой управления, оптимизированной для соответствующих задач.

2. Варианты привода

Пневмопривод

Свойства и недостатки:

  • Необходим сжатый воздух, причем этот воздух должен распределяться по высококачественной системе трубопроводов
  • Ограниченный крутящий момент
  • Позиционирование по нескольким точкам может быть реализовано лишь с большими затратами
  • Затрудненное изменение позиций

Принцип действия пневмопривода

Двигатель с тормозом

Свойства и недостатки:

  • Простая позиционирующая механика
  • Плохая воспроизводимость настроек
  • Затрудненное изменение позиций (если для указания позиции остановки используются оптические датчики или выключатели)

Принцип действия двигателя с тормозом

Блок муфты и тормоза

Свойства и недостатки:

  • Возможно частое позиционирование 
  • Ограниченный срок службы диска муфты
  • Затрудненное изменение позиций (если для указания позиции остановки используются оптические датчики или выключатели)

Принцип действия тормоза с муфтой

Шаговый двигатель

Свойства и недостатки:

  • Простая позиционирующая механика
  • Проскок шагов двигателя при большой нагрузке
  • Низкая мощность двигателя
  • Неточное позиционирование при высокой скорости

Принцип действия шагового привода

Сервосистема постоянного тока

Свойства и недостатки

  • Точноe позиционирование
  • Затраты на техобслуживание щеток двигателя
  • Невозможны высокие частоты вращения

Принцип действия сервопривода постоянного тока

Стандартный преобразователь частоты со стандартным двигателем

Свойства и недостатки

  • Позиционирование с переменной скоростью при использовании быстрого счетчика
  • Неточное позиционирование
  • Низкий пусковой крутящий момент (более высокий крутящий момент возможен только при использовании специального преобразователя)

Принцип действия стандартного преобразователя частоты со стандартным приводом

Сервосистема переменного тока

Свойства и недостатки

  • Точноe позиционирование
  • Не требует техобслуживания
  • Адреса позиций можно легко изменять
  • Компактное исполнение при высокой мощности

Принцип действия сервосистемы переменного тока

3. Методы позиционирования

В принципе, имеется два способа управления деталью: регулирование частоты вращения и регулирование положения. Для сравнительно простых задач позиционирования достаточно регулировать частоту вращения с помощью преобразователя частоты и стандартного двигателя. Если предъявляются высокие требования к точности позиционирования, применима только сервосистема с улучшенной обработкой командных импульсов.

Регулирование частоты вращения

Установка с концевыми выключателями

На пути движения детали установлены два концевых выключателя. При прохождении первого выключателя скорость двигателя понижается. При прохождении второго выключателя двигатель отключается и активируется тормоз для останова детали. При такой задаче может быть применена недорогая система позиционирования без контроллера и модулей позиционирования.

– Ориентировочная точность целевой позиции: ±1,0...5,0 мм (это ориентировочное значение относится к низкой скорости 10...100 мм/с после прохождения первого концевого выключателя)


Схема позиционирования по концевым выключателям

Установка со счетчиком импульсов

Датчик импульсов (энкодер) для определения текущего положения встраивается в двигатель или устанавливается на вращающийся вал. Импульсы энкодера регистрируются высокоскорос-тным счетчиком. Как только счетчик достигает заданного состояния, соответствующего задан-ной позиции, деталь останавливается.

При такой системе целевую позицию можно легко изменять, так как не используются концевые выключатели.

– Ориентировочная точность целевой позиции: ±0,1...0,5 мм(Это ориентировочное значение действительно при небольших скоростях 10...100 мм/с.)

Схема позиционирования со счётом импульсов

В системах с регулированием частоты вращения, использующих преобразователь, точность целевой позиции не очень высока. В системах с концевыми выключателями нет обратной связи, т. е. контроллер не получает информацию о целевой позиции детали.

Система со счетом импульсов допускает переменную скорость движения. Целевая позиция может задаваться в виде состояния счетчика (с учетом частоты сигналов, возвращаемых от датчика импульсов двигателя).

Если деталь требуется перемещать с различными скоростями, то и в системе с концевыми выключателями, и в системе со счетчиком импульсов точность целевого положения ухудшается, что связано с замедленной реакцией на сигнал останова и инерцией вращения двигателя.

Для автоматического останова детали, приводимой в движение двигателем, всегда используйте сигнал положения от концевого выключателя или сигнал сравнительного счета. В общем случае должен также одновременно активироваться тормоз.

Из-за последействия двигателя и инерции масс деталь всегда немного "проезжает" целевую позицию. Путь, вызванный инерцией, не может быть точно определен. На следующей диаграмме он изображен в виде серой зоны.

На следующей иллюстрации показана задержка понижения скорости после сигнала останова. Область разброса задержки зависит от скорости движения детали.

Во многих случаях точность позиции остановки при останове с рабочей скорости не достаточна. Простейшим средством для повышения точности позиционирования является понижение рабочей скорости. Однако при этом понижается и производительность машины. Более эффективной мерой является понижение скорости лишь незадолго до позиции останова, как это показано на следующей диаграмме. В этом случае производительность машины остается почти прежней, а точность позиционирования улучшается.

Регулирование положения

Система с задающими импульсами

При регулировании положения с помощью задающих импульсов привод представляет собой серводвигатель переменного тока, вращающийся пропорционально количеству входных импульсов.

Количество импульсов, соответствующее пути перемещения, обрабатывается сервоусилителем. Сервоусилитель управляет серводвигателем переменного тока. В результате позиционирование происходит при высокой скорости пропорционально частоте импульсов.

– Ориентировочная точность целевой позиции: ±0,01...0,05 мм (Это ориентировочное значение действительно при небольших скоростях 10...100 мм/с.).

В этой системе с сервоусилителем и задающими импульсами вышеописанные недостатки регулирования частоты вращения в значительной степени устранены. На серводвигателе установлен энкодер, определяющий долю оборота серводвигателя (перемещение детали) на данный момент и передающий эту информацию в сервоусилитель. В результате этого сервоусилитель непрерывно и с высокой скоростью управляет движением детали в целевую позицию. В этой системе устранены такие явления как последействие двигателя и замедленная реакция на останавливающие сигналы, поэтому точность позиционирования существенно выше. Кроме того, для обычных операций позиционирования не нужны концевые выключатели и счет импульсов контроллером.

4. Позиционирование с использованием сервосистемы переменного тока

Позиционирование с помощью сервосистемы переменного тока также осуществляется различными способами. Обычно для такой системы нужен модуль позиционирования, сервоусилитель и серводвигатель. Такая конфигурация изображена на рисунке ниже.

В сервосистемах переменного тока новейшего поколения были улучшены следующие свойства:

  • Современные сервосистемы стали полностью цифровыми. Путем параметрирования их можно приспосабливать к самым разнообразным механическим и электрическим особенностям системы автоматизации. Тем самым обеспечивается простой ввод в эксплуатацию;
  • Малый момент инерции масс и повышенный крутящий момент двигателей позволяют работать при часто изменяющихся условиях эксплуатации, т. е. возможно разнообразное применение такой системы во множестве установок;
  • Новейшие сервосистемы оснащены функцией автонастройки. Эта функция автоматически определяет момент инерции масс системы и соответственно подстраивает коэффициенты усиления. Такая корректировка возможна даже при неизвестном моменте инерции масс;
  • Улучшено управление сервоусилителем на основе задающих импульсов модуля позиционирования - как в отношении точности синхронизации, так и в отношении точности частоты вращения и точности позиционирования;
  • Новые системы менее восприимчивы к наводкам помех, допускают более длинную проводку и при этом требуют меньшего объема работ по монтажу проводки.

Главными преимуществами сервосистемы переменного тока являются:

Компактность и малый вес 

Компактная и легкая система экономит место в авто-матизируемой установке. 

Надежностьв эксплуатации 

Для эксплуатации в суровых окружающих условиях необходимы выносливые системы.   

Простота обращения 

Работать с сервосистемами переменного тока проще, чем с гидравлическими системами. Кроме того, их можно более гибко приспосабливать для новых требований.   

Низкая стоимость эксплуатации 

Сервосистема переменного тока экономит для пред-приятия стоимость труда инженеров на многие годы вперед.

Позиционирование головок.

В настоящее время, для позиционирования головок чтения/записи, наиболее часто, применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок в целом.

В системах с шаговым механизмом и двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик шагового двигателя, либо задается серво-метками на диске, которые могут иметь магнитную или оптическую природу. Для считывания магнитных меток используется дополнительная серво головка, а для считывания оптических - специальные оптические датчики.

В системах с линейным приводом головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво-сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик. Такой способ организации серво-данных носит название выделенная запись сервосигналов. Если серво-сигналы записываются на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво-сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется встроенная запись сервосигналов. Выделенная запись обеспечивает более высокое быстродействие, а встроенная - повышает емкость устройства.

Линейные приводы перемещают головки значительно быстрее, чем шаговые, кроме того они позволяют производить небольшие радиальные перемещения "внутри" дорожки, давая возможность отследить центр окружности серво-дорожки. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат на процедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства.

Парковкой головокназывают процесс их перемещения в безопасное положение. Это - так называемое "парковочное" положение головок в той области дисков где ложатся головки. Там, обычно, не записано никакой информации, кроме серво - это специальная "посадочная зона" (Landing Zone). Для фиксации привода головок в этом положении в большинстве ЖД используется маленький постоянный магнит, когда головки принимают парковочное положение - этот магнит соприкасается с основанием корпуса и удерживает позиционер головок от ненужных колебаний. При запуске накопителя схема управления линейным двигателем "отрывает" фиксатор, подавая на двигатель, позиционирующий головки, усиленный импульс тока. В ряде накопителей используются и другие способы фиксации - основанные, например, на воздушном потоке, создаваемом вращением дисков. В запаркованном состоянии накопитель можно транспортировать при достаточно плохих физических условиях (вибрация, удары, сотрясения), т.к. нет опасности повреждения поверхности носителя головками. В настоящее время на всех современных устройствах парковка головок накопителей производится автоматически внутренними схемами контроллера при отключении питания и не требует для этого никаких дополнительных программных операций, как это было с первыми моделями.

Во время работы все механические части накопителя подвергаются тепловому расширению, и расстояния между дорожками, осями шпинделя и позиционером головок чтения/записи меняется. В общем случае это никак не влияет на работу накопителя, поскольку для стабилизации используются обратные связи, однако некоторые модели время от времени выполняют рекалибровку привода головок, сопровождаемую характерным звуком, напоминающим звук при первичном старте, подстраивая систему к изменившимся расстояниям.

Плата электроники современного накопителя на жестких магнитных дисках представляет собой самостоятельный микрокомпьютер с собственным процессором, памятью, устройствами ввода/вывода и прочими традиционными атрибутами присущими компьютеру. На плате могут располагаться множество переключателей и перемычек, однако не все из них предназначены для использования пользователем. Как правило, руководства пользователя описывают назначение только перемычек, связанных с выбором логического адреса устройства и режима его работы, а для накопителей с интерфейсом SCSI - и перемычки, отвечающие за управление резисторной сборкой (стабилизирующей нагрузкой в цепи).

Какова ценность и цель заявления о маркетинговом позиционировании? | Small Business

Заявление о позиционировании - это демонстрация того, чем ваш бренд отличается от брендов-конкурентов. Цель позиционирования - создать привлекательный имидж, в котором используются уникальные сильные стороны бренда. Маркетологи также могут создавать заявления о позиционировании компаний и отдельных продуктов. У идеального покупателя должна быть причина, по которой он хочет купить продукт или вести бизнес с компанией.Позиционирующие заявления иногда становятся лозунгами и часто появляются в рекламе. Идея состоит в том, чтобы увеличить продажи, обращаясь к одной или нескольким идеальным потребностям клиента.

Идентичность

Заявления о позиционировании ценны, потому что они придают продукту или компании идентичность. Клиент должен понимать, о чем идет речь, о бренде, продукте или бизнесе. Если компания стремится обеспечить экономию, в заявлении должна быть указана стоимость. Точно так же, если продукт призван удовлетворить потребность клиента выглядеть сложным, в заявлении должно быть сказано, что продукт поможет ему в этом.Хорошее заявление отличает продукт от других продуктов, которые могут понравиться тем же потребителям или потребностям.

Преимущества

Клиенты часто не покупают продукт, если не знают, почему он полезен. Заявление о позиционировании говорит о том, почему покупатели должны что-то покупать. У каждого продукта и услуги есть ряд преимуществ, которые обычно связаны с их особенностями. Иногда маркетологи используют заявления о позиционировании, чтобы оживить бренд, обращаясь к новым преимуществам. Сами по себе преимущества не обязательно новы, но знание о них может быть.Производители томатных продуктов, в том числе соусов для спагетти, сделали это, ссылаясь на необходимость предотвращения сердечных заболеваний. Заявления о позиционировании обычно предполагают конкретное преимущество, например быстрое обслуживание или надежность.

Focus

Поскольку маркетологи сначала должны определить, кто является идеальным клиентом, стратегия позиционирования помогает компаниям сосредоточиться. Прежде чем менеджеры по маркетингу сделают заявление, они должны знать, каковы основные потребности идеального клиента и что отличает его от других сегментов.Причины, по которым некоторые люди предпочитают роскошный автомобиль автомобилю эконом-класса, могут иметь мало общего с транспортом. Сегмент клиентов, предпочитающий автомобили эконом-класса, может иметь финансовые средства для покупки роскошной модели. Этот сегмент может ценить бережливость и долгосрочную экономию по изображению имиджа восходящей мобильности.

Ценообразование

Поскольку заявление о позиционировании формирует восприятие продукта покупателем, стратегия позиционирования помогает маркетологам определять цены. Если маркетинговая команда хочет ориентироваться на малообеспеченных работников, которые предпочитают цену качеству, цены, вероятно, будут немного ниже средних рыночных.Напротив, специальные продукты, подчеркивающие уникальность и высокое качество, обычно имеют более высокую цену. Типичными целевыми рынками для этих типов продуктов являются люди, которые хотят быть «первоклассными». Премиальные цены также эффективны для продуктов, в которых используются новые технологии или нетрадиционные особенности, например, органических продуктов.

Ссылки

Писатель Биография

Хелен Эйкерс специализируется на вопросах бизнеса и технологий. Она имеет профессиональный опыт в области продаж, технической поддержки и управления бизнесом.Акерс имеет степень магистра делового администрирования со специализацией в области маркетинга в Высшей школе менеджмента Келлера при университете Деври и степень магистра изящных искусств в области творческого письма в Антиохском университете Лос-Анджелеса.

Примеры и определение экспозиции

Определение экспозиции

Экспозиция - это литературный прием, используемый для ознакомления аудитории или читателей с фоновой информацией о событиях, окружении, персонажах или других элементах произведения. Слово происходит из латинского языка, и его буквальное значение - «явка.«Экспозиция имеет решающее значение для любой истории, без нее все не имеет смысла.

Есть много способов представить экспозицию, включая монологи, диалоги, средства массовой информации во вселенной (газеты, письма, отчеты, журналы и т. Д.), Мысли главного героя или объяснения рассказчиком прошлых событий. Это один из четырех риторических способов коммуникации, остальные три - повествование, описание и аргументация.

Примеры экспозиции в литературе

Экспозиция в фильмах

Пример № 1: Звездные войны (Джордж Лукас)

Есть бесчисленное множество примеров экспозиции во многих великих фильмах, и один из них, который особенно бросается в глаза ну это из Star Wars .Экспозиция в этом фильме - это вступительный заголовок, дающий зрителям информацию о прошедших событиях. Ползучий текст на экране в начале каждого фильма в серии дает зрителям всю информацию, необходимую для понимания предстоящих событий в фильме. Вступительные строки обычно начинаются так:

«Давным-давно в далекой-далекой галактике…»

Литературная экспозиция

Пример № 2: Три маленьких медведя (Роберт Саути )

Экспозиция обычно располагается в начале романа, фильма или другого литературного произведения, потому что автор хочет, чтобы аудитория была полностью осведомлена о персонажах рассказа.В известном детском рассказе « Три медвежонка » используется эта техника экспозиции.

«Жили-были три медведя. Был Папа Медведь, который был очень большим, Мама Медведь, который был среднего размера, и Медвежонок, который был очень маленьким. Все они жили вместе в маленьком коттедже посреди леса. Их любимым завтраком была каша. Однажды утром, когда они приготовили кашу, Папа Медведь сказал: «Пойдем погуляем в лес, пока он не остынет.Мама Медведь и Медвежонок понравилась идея, поэтому они ушли. Пока они были в отъезде, маленькая девочка по имени Златовласка прошла через лес и понюхала кашу… »

С помощью одного отрывка автор рассказа дал нам обзор медвежьей семьи, их жилища, и информация, которая приводит историю в движение.

Пример № 3: Отелло (Уильям Шекспир)

Все произведения Шекспира содержат прекрасные примеры изложения.Возьмите Отелло, Ромео и Джульетту, Генриха V, и Ричард III , и вы увидите, насколько хорошо он использовал искусство пояснительного письма. Здесь были взяты два примера из Отелло, чтобы пояснить суть дела.

Начальная сцена в Акте I Отелло показывает ожесточенный спор между Родриго и Яго, который помогает вызвать интерес aud

Различные типы технологий беспроводной связи

Беспроводная связь

Термин беспроводная связь относится к связи или передача информации на расстояние без использования проводов, кабелей или любых других электрических проводников.Беспроводная связь - одно из важных средств передачи данных или информации на другие устройства. Установлена ​​связь, и информация передается по воздуху, без использования каких-либо кабелей, с использованием электромагнитных волн, таких как радиочастоты, инфракрасные, спутниковые и т. Д., В сети технологии беспроводной связи.

В конце 19 века были представлены первые системы беспроводной связи, и технология значительно развивалась за прошедшие и последующие годы.Сегодня термин беспроводная связь относится к множеству устройств и технологий, начиная от смартфонов и заканчивая ноутбуками, планшетами, компьютерами, принтерами, Bluetooth и т. Д.

Типы технологий беспроводной связи

В последние дни технология беспроводной связи стала неотъемлемая часть нескольких типов устройств связи, так как позволяет пользователям общаться даже из удаленных районов. Устройства, используемые для беспроводной связи, - это беспроводные телефоны, мобильные телефоны, устройства GPS, технология ZigBee, беспроводные компьютерные компоненты, спутниковое телевидение и т. Д.

Типы коммуникационных технологий

Спутниковая связь

Спутниковая связь - одна из беспроводных технологий, широко распространенных во всем мире, позволяющая пользователям оставаться на связи практически в любой точке Земли. Спутники, используемые в этом режиме связи, напрямую связываются с орбитальными спутниками посредством радиосигналов. Портативные спутниковые телефоны и модемы обладают более мощными возможностями вещания, чем сотовые устройства, поскольку они обладают большим радиусом действия, помимо того, что они более дороги с точки зрения стоимости, чем их аналоги.

Например, для оснащения корабля спутниковой связью традиционная система связи подключается к одному спутнику, что позволяет нескольким пользователям совместно использовать одно и то же вещательное оборудование.

Беспроводная сеть

Технологии беспроводной сети соединяют несколько компьютеров, систем и устройств вместе, не требуя проводов или кабелей: беспроводная локальная сеть или WLAN входит в категорию Wi-Fi.

WiMAX

Существуют системы беспроводного широкополосного доступа, которые предлагают быстрый веб-серфинг без подключения через кабель или DSL (примером беспроводной широкополосной связи является WiMAX).Хотя WiMAX потенциально может обеспечивать скорость передачи данных более 30 мегабит в секунду, все же провайдеры предлагают среднюю скорость передачи данных 0 6 Мбит / с и часто предоставляют меньше, что делает услугу значительно медленнее, чем проводной широкополосный доступ. Фактическая стоимость данных, доступных с использованием WiMAX, сильно зависит от расстояния от передатчика. WiMAX также является одной из версий беспроводной сети 4G, доступной в телефонах как технология 4G Sprint.

Беспроводная сеть

Wi-Fi

Wi-Fi - это форма беспроводной связи с низким энергопотреблением, используемая многими электронными устройствами, такими как ноутбуки, системы, смартфоны и т. Д.В настройке Wi-Fi беспроводной маршрутизатор выступает в качестве концентратора связи. Эти сети чрезвычайно ограничены по радиусу действия из-за низкой мощности передачи, что позволяет пользователям подключаться только в непосредственной близости от маршрутизатора или ретранслятора сигнала. Wi-Fi широко используется в домашних сетевых приложениях, что обеспечивает мобильность без каких-либо кабелей. Сети Wi-Fi должны быть защищены паролями в целях безопасности, чтобы к ним не могли получить доступ посторонние.

Wi-Fi

Беспроводная сеть (Wi-Fi):

Преимущества

  • Простота интеграции и удобство - Беспроводная природа таких сетей позволяет пользователям получать доступ к сетевым ресурсам практически из любого удобного места.
  • Мобильность - С появлением общедоступных беспроводных сетей пользователи могут выходить в Интернет даже за пределами своей обычной рабочей среды.
  • Расширяемость - Беспроводные сети способны обслуживать внезапно увеличившееся количество клиентов с существующим оборудованием. В проводной сети дополнительные клиенты требуют дополнительной проводки.

Беспроводная сеть WiFI

Недостатки

  • Беспроводные локальные сети могут быть нежелательными по ряду причин.
  • Радиочастотная передача и беспроводные сетевые сигналы подвергаются широкому спектру помех, включая сложные эффекты распространения, которые находятся вне контроля сетевого администратора.
  • Проблемы безопасности - Беспроводные сети могут использовать некоторые из различных технологий шифрования.
  • Дальность действия будет недостаточной для более крупной структуры - и для увеличения ее дальности необходимо покупать повторители или дополнительные точки доступа.
  • Скорость в большинстве беспроводных сетей будет ниже, чем в самых медленных обычных проводных сетях.
  • Установка беспроводной сети на основе инфраструктуры - это сложная процедура.

Технология Bluetooth

Технология Bluetooth позволяет подключать различные электронные устройства по беспроводной сети к системе для передачи и обмена данными, и это основная функция Bluetooth. Сотовые телефоны подключаются к наушникам громкой связи, беспроводной клавиатуре, мыши и микрофону к ноутбукам с помощью Bluetooth, поскольку он передает информацию с одного устройства на другое.Технология Bluetooth имеет множество функций и чаще всего используется на рынке беспроводной связи.

Технология Bluetooth

Функции

  • Технология Bluetooth использует радиоволны для связи между устройствами. Большинство этих радиоволн имеют диапазон 15-50 футов.
  • Согласно официальному веб-сайту Bluetooth, Bluetooth использует маломощный сигнал с максимальным радиусом действия 50 футов с достаточной скоростью для передачи данных.
  • Процесс сопряжения определяет и подключает любые два устройства друг к другу.Это также предотвращает помехи от других неподключенных устройств Bluetooth в этом районе.
  • Он использует максимальную мощность только тогда, когда это необходимо, тем самым продлевая срок службы батареи.

ZigBee

ZigBee - это стандарт беспроводной связи, разработанный для удовлетворения уникальных потребностей маломощных и недорогих беспроводных датчиков и сетей управления. ZigBee можно использовать практически где угодно, так как его легко реализовать и для работы требуется мало энергии. Zigbee был разработан с учетом потребностей передачи данных с простой структурой, такой как данные с датчиков.

Zigbee Technology

Характеристики

  • Устройства ZigBee разработаны с учетом низкого энергопотребления.
  • ZigBee используется в коммерческих приложениях, таких как приложения для измерения и мониторинга.
  • ZigBee использует очень низкое энергопотребление и чрезвычайно долгое время автономной работы устройства.
  • ZigBee дает возможность делать больше благодаря надежной работе беспроводной сети и работе от батареи.

Типы беспроводной передачи данных

Беспроводная технология определяет электронные устройства, которые обмениваются данными в эфире без кабелей с использованием радиочастотных сигналов.Беспроводные технологии используются во множестве современных устройств и обеспечивают большую мобильность. Беспроводные устройства играют важную роль в голосовой связи и интернет-коммуникациях.

Беспроводной маршрутизатор

Беспроводной маршрутизатор принимает входящее Интернет-соединение и отправляет данные в виде радиочастотных сигналов другим беспроводным устройствам, находящимся рядом с маршрутизатором. Сеть, созданная с помощью беспроводного маршрутизатора, называется беспроводной локальной сетью (WLAN). Многие маршрутизаторы имеют встроенные функции безопасности, такие как брандмауэры, которые помогают защитить устройства, подключенные к маршрутизатору, от вредоносных данных, таких как компьютерные вирусы.

Беспроводной маршрутизатор

Беспроводной маршрутизатор используется во многих домах для подключения своих компьютеров к Интернету.

Беспроводные адаптеры

Беспроводные адаптеры - это аппаратные устройства, которые устанавливаются внутри компьютеров и обеспечивают беспроводное соединение. Если на компьютере нет беспроводного адаптера, он не сможет подключиться к маршрутизатору для доступа в Интернет. Некоторые компьютеры имеют беспроводные адаптеры, встроенные непосредственно в материнскую плату, в то время как также можно установить автономные беспроводные адаптеры, чтобы добавить возможность беспроводной связи на компьютер, который не имеет встроенного средства.

Беспроводной повторитель

Беспроводной повторитель - это беспроводное сетевое устройство, которое используется для увеличения дальности действия беспроводного маршрутизатора. Ретранслятор принимает беспроводные сигналы и усиливает их мощность, а затем повторно излучает их. Уровень сигнала можно увеличить, разместив ретранслятор между маршрутизатором и компьютером, подключенным к маршрутизатору.

Беспроводной повторитель

Микроволновая печь

Микроволновая печь - это эффективный тип беспроводной передачи данных, при котором информация передается двумя разными способами.Одним из методов, который используется для передачи данных через беспроводную среду микроволн, является спутниковый метод, который передает информацию через спутник, который вращается на орбите на высоте 22 300 миль над Землей. Наземные станции отправляют и принимают сигналы данных на спутник и от него с частотой от 11 ГГц до 14 ГГц и со скоростью передачи от 1 до 10 Мбит / с. Другой метод - это наземный метод, в котором используются две микроволновые башни с прямой прямой видимостью между ними, гарантируя отсутствие препятствий, нарушающих эту линию обзора.В целях конфиденциальности его часто используют. Частота передачи данных для наземных систем обычно составляет от 4 ГГц до 6 ГГц или от 21 ГГц до 23 ГГц, а скорость обычно составляет от 1 мегабит в секунду (Мбит / с) до 10 Мбит / с.

Инфракрасный (ИК)

Инфракрасный - это система передачи мультимедиа, которая передает сигналы данных через светоизлучающие диоды (светодиоды) или лазеры. Инфракрасное излучение - это электромагнитная энергия с длиной волны, которая длиннее, чем у красного света. Информация не может передаваться через препятствия в инфракрасной системе, но может быть заблокирована светом.Один из типов инфракрасного излучения - это система «точка-точка», в которой возможна передача данных между двумя точками, ограниченная дальностью действия и прямой видимостью.

Частота сигнала для передачи в системе точка-точка составляет от 100 ГГц до 1000 терагерц (ТГц), а скорость колеблется от 100 Кбит / с до 16 Мбит / с. Другой метод передачи инфракрасного излучения включает в себя систему вещания - и в этом методе отражающий материал или блок передачи усиливает и повторно передает сигнал данных на несколько других блоков.Обычная частота инфракрасной системы вещания составляет от 100 ГГц до 1000 ТГц с ограниченной скоростью 1 Мбит / с.

Инфракрасный

Типы беспроводных устройств

Радио

Радиосистема - это один из типов беспроводной передачи данных, и это беспроводной носитель, который передает данные, передавая электромагнитные волны с низкой частотой в отдаленные места через электрический провод и антенна. Энтузиасты радиолюбителей обмениваются информацией и служат в качестве средств связи в чрезвычайных ситуациях во время бедствий с помощью своего мощного любительского радиовещательного оборудования и даже могут передавать цифровые данные по радиочастотному спектру.

Citizen Band и морские радиостанции обеспечивают связь для дальнобойщиков и моряков. Частота передачи информации, передаваемой через радиосистему, колеблется от 10 килогерц (кГц) до 1 гигагерца (ГГц), а частоты регулируются Федеральной комиссией по связи (FCC).

Радио

Беспроводные телефоны

Эволюция сотовых сетей определяется поколениями. Многие пользователи общаются в одном частотном диапазоне с помощью сотовых и беспроводных телефонов.Сотовые и беспроводные телефоны - еще два примера устройств, использующих беспроводные сигналы.

Беспроводные телефоны имеют ограниченный радиус действия, но сотовые телефоны обычно имеют гораздо больший радиус действия, чем местные беспроводные сети, поскольку сотовый телефон использует большие телекоммуникационные башни для обеспечения покрытия сотовой связи. Некоторые телефоны используют для связи сигналы со спутников, аналогично устройствам с глобальной системой позиционирования (GSP).

Беспроводные телефоны

Другие устройства

Все, что использует радиосигналы для связи, можно рассматривать как беспроводное устройство.Обычные устройства, такие как открыватели гаражных ворот, радионяни, некоторые игровые консоли и рации, используют беспроводные технологии.

Преимущества и недостатки беспроводной связи

Преимущества

  • Любая информация может быть передана или передана быстро и с высокой скоростью.
  • Доступ к Интернету можно получить из любого места и в любое время без необходимости носить с собой кабели или провода, что упрощает доступ и повышает производительность.
  • Полезно для врачей, рабочих и других специалистов, работающих в отдаленных районах, поскольку они могут поддерживать связь с медицинскими центрами с помощью беспроводной связи.
  • Экстренные ситуации можно предупреждать по беспроводной связи. Пострадавшим регионам может быть оказана поддержка с помощью этих предупреждений по беспроводной связи.
  • Беспроводные сети дешевле на установку и обслуживание.

Недостатки

  • Хакер может легко перехватить беспроводные сигналы, которые распространяются по воздуху.
  • Очень важно защитить беспроводную сеть, чтобы информация не могла быть использована неавторизованными пользователями, и это также увеличивает риск потери данных или информации.

Таким образом, беспроводные сети являются одной из самых быстрорастущих технологий на рынке телекоммуникаций. WiMax, Bluetooth, Wi-Fi, Femtocell и 4G - одни из самых важных стандартов беспроводной технологии для следующих поколений. Радио, мобильная связь, Интернет и т. Д. - все они используют технологические достижения в системах беспроводной передачи данных, которые передают невидимые электромагнитные волны для передачи данных на большие расстояния за короткий промежуток времени.Информация, представленная в этой статье, будет полезна для зрителей.

«Каковы новые передовые технологии беспроводной связи?»

Получите ответы в онлайн-службе технической поддержки прямо сейчас или свяжитесь с нами, оставив комментарий ниже.

Авторы фотографий:

CISCO Introduction to IoT Chapter 2 Quiz Answers


Другие ответы

Какой результат ожидается, когда функция, показанная ниже, будет введена в интерпретатор программы Python? >>> распечатать Cisco 1
"SyntaxError: Отсутствуют круглые скобки в вызове для 'print'"

У студента есть оцифрованная версия идеи продукта.Какую машину ученик может использовать, чтобы превратить идею в твердый объект?
3D принтер

Обратитесь к выставке. Что представляет собой представленный символ блок-схемы?
процесс

Обратитесь к выставке. Что обычно обозначает выставленный символ блок-схемы?
решение

Какие два ресурса могут помочь кому-нибудь научиться программировать? (Выберите два.)
Код Академии
Ханская академия

Что отображается после ввода следующего кода в интерпретатор Python? сложение = 22 +10 печать (дополнение)
32

Обратитесь к выставке. У конкретного блока Blockly есть слот наверху. Для чего предназначен этот слот?
Прорезь позволяет соединить блок с выступом под фаской внизу над показанным блоком.

Как можно заплатить за прототипирование?
краудфандинг

Какая функция программирования Python используется для отображения вывода?
печать

Что такое Blockly?
инструмент программирования для начинающих

Как в Blockly создается новая переменная?
Перетащите блок переменных в область рабочего пространства.

Что используется для иллюстрации того, как будет работать данный процесс?
блок-схема

Какой вывод будет отображаться, если код, показанный ниже, вводится в интерпретаторе Python?
Показывает "SyntaxError"

Какая платформа представляет собой недорогой компьютер размером с кредитную карту?
Raspberry Pi

Каков результат, когда следующий код вводится в интерпретатор программы Python? [1,2,4,5] + [3,6]
[1,2,4,5,3,6]

Артемкопытко

IELTS Writing Task 2 Пример 762

IELTS Writing Task 2 Пример 762 - Технология используется для отслеживания того, что люди говорят и делают

Подробности
Последнее обновление: пятница, 28 апреля 2017 г. 18:13
Написано IELTS Наставник
Хиты: 93900

IELTS Writing Task 2 / IELTS Essay:

На это задание нужно потратить около 40 минут.

В настоящее время технологии все чаще используются для отслеживания того, что люди говорят и делают (например, с помощью слежения за мобильными телефонами и камер наблюдения). Во многих случаях наблюдаемые люди не знают, что это происходит.

Как вы думаете, преимущества данной разработки перевешивают недостатки?

Обоснуйте свой ответ и включите соответствующие примеры из ваших собственных знаний или опыта.

Вы должны написать не менее 250 слов.

Модель Ответ 1:
Это правда, что в наши дни для наблюдения за общественной деятельностью используются такие технологические устройства, как видеонаблюдение или мобильный телефон. В большинстве случаев многие люди не осознают, что за ними наблюдают. Хотя существование этих устройств имеет некоторые недостатки, я действительно считаю, что они приносят больше пользы нашим сообществам, и в следующем эссе они будут рассмотрены более подробно.

С одной стороны, сообщается, что использование технологических инструментов увеличилось, таких как видеокамеры, которые повсюду размещаются властями, и отслеживание сотовых телефонов людей с помощью спутниковой технологии.Эти действия неблагоприятны для некоторых людей, поскольку власти не информируют их жителей о деятельности. Некоторые люди считают, что это противоречит правам и свободе человека, когда у людей должна быть собственная конфиденциальность. Кроме того, эти данные мониторинга могут быть неправомерно использованы представителями власти, поскольку данные могут быть проданы другой стороне в деловых или политических целях.

С другой стороны, наличие систем видеонаблюдения в общественных местах и ​​спутниковое слежение за мобильными телефонами принесет человечеству много преимуществ, если они будут использоваться надлежащим образом.При наличии данных видеонаблюдения это поможет полицейскому управлению предотвращать и расследовать любые преступления. А затем, с помощью сложной технологии спутникового слежения, это может помочь властям в розыске преступников, поскольку они могут искать преступников по сигналу мобильных телефонов. Доказано, что использование этих сложных технологий позволило снизить количество преступлений во многих странах.

В заключение, правительства часто используют передовые технологические устройства, такие как видеокамеры и системы слежения за мобильными телефонами, для наблюдения за деятельностью своих жителей.И в общих случаях эти действия по мониторингу не информируются и не передаются общественности, поэтому некоторые люди считают, что они противоречат политике конфиденциальности человека. Лично я считаю, что у этой деятельности больше положительных сторон, чем отрицательных, если власти ее правильно используют.

[Автор - Дарвин Лесмана]

Модель Ответ 2:
В современном мире технологии развиваются быстрыми темпами и, несомненно, приносят ряд преимуществ, но в то же время они все еще имеют недостатки, такие как мониторинг того, что люди говорят и делают.В эссе будут рассмотрены обе стороны вопроса.

Современные технологии заставляют людей чувствовать себя неуверенно, поскольку процесс отслеживания упрощен для людей, позволяющих контролировать своих друзей или членов семьи. Те, кто находится под наблюдением, могут не знать об этом, и это приводит к возникновению некоторых проблем, связанных с личной конфиденциальностью. Например, нас постоянно засыпали новостями о том, что некоторые пары будут использовать эту технологию для отслеживания своих пар с помощью электронных устройств.Поэтому люди могут испытывать стресс, поскольку они боятся стать следующей целью, чтобы за ними наблюдали другие с помощью отслеживания сотового телефона.

Тем не менее, разработанная технология дает ряд преимуществ. Во-первых, такая технология, как камеры наблюдения, может помочь предотвратить преступление. Таким образом снизится уровень преступности. В настоящее время полиция любит разумно использовать камеры видеонаблюдения для наблюдения за потенциальными правонарушителями и незамедлительно принимать эффективные меры в отношении них. С другой стороны, эта полезная технология позволяет детям следить за своими пожилыми родителями, чтобы обеспечить их безопасность.Разумно используя эту технологию, дети могут незамедлительно действовать, когда их родители нуждаются в помощи или в опасности. Другими словами, дети могут позаботиться о безопасности своих родителей, прежде чем ситуация ухудшится. В результате мы видим, что сегодня большинство детей обязательно купят своим родителям смартфон с установленным приложением для отслеживания.

В заключение, я считаю, что преимущества этой разработки перевешивают недостатки. Несмотря на то, что существует негативное влияние на жизнь людей, которое контролируется другими с помощью мобильных телефонов, есть и некоторые преимущества.Не забывая упомянуть, что у монеты есть обе стороны, если мы сможем использовать эту технологию разумным образом, мы обязательно получим выгоду, и наша страна будет продолжать процветать и процветать в ближайшие десятилетия.

[Автор - Ли Вин Квин]

Модель Ответ 3:
По мере развития человечества прогрессирует и технология. От телефона, изобретенного Грэмом Беллом в 19 веке, до iPhone, изобретенного Стивом Джобсом в 21 веке, мы добились большого прогресса с точки зрения технологий.В результате этой революции в технологиях все больше и больше гаджетов используется для наблюдения за людьми. Однако в отношении конечного результата такой мониторинг имеет как положительные, так и отрицательные стороны.

Камеры видеонаблюдения - обычное дело в магазинах, торговых центрах и т.д., и они помогают начальникам следить за своими сотрудниками. Как прямой результат, сотрудники, осведомленные о мониторинге, работают эффективно. В командировках начальство может отслеживать своих сотрудников через GPS и тем самым предотвращать ложные отчеты.Более того, кража в магазинах часто либо предотвращается, либо ее ловят по записям видеонаблюдения.

Несмотря на преимущества мониторинга людей, использующих технологии, бывают случаи, когда такой мониторинг может вызвать проблемы. В судебных залах часто устанавливают камеры видеонаблюдения, чтобы предотвратить кражу в магазинах. Однако человек может неосознанно оказаться голым на пленке, примеряя одежду. Что касается сотрудника, то постоянный мониторинг может привести к тому, что он / она не получит удовольствия от работы и в конечном итоге уволится, чтобы работать в более спокойной обстановке.В дополнение к этому отслеживание, когда оно известно, выполняется и становится уязвимым. Следовательно, исходный источник может быть изменен, удален или опубликован.

Тем не менее, я все же считаю, что технологический мониторинг, несмотря на свои недостатки, имеет больше плюсов, чем минусов. Мониторинг в общественных местах может помочь обеспечить безопасность людей. Полиция и другие сотрудники службы безопасности могут отслеживать разговоры подозреваемых по мобильным телефонам без их ведома и, следовательно, могут предотвращать преступления.Видеозапись с места преступления может помочь полиции задержать гангстера, и эта же пленка может быть использована для его осуждения.

В заключение, преимущества мониторинга людей с помощью технологий перевешивают недостатки. Тем не менее, необходимо предпринять шаги для обеспечения того, чтобы при наблюдении за ними не наносился вред конфиденциальности и неприкосновенности людей, даже если они не знают, что за ними ведется наблюдение.

[Автор - Рипал Вьяс]

Модель Ответ 4:
С моей точки зрения, у этой разработки больше преимуществ, хотя есть некоторые недостатки.

Это правда, что технология слежения за людьми нарушает частную жизнь людей. У граждан нет личной комнаты, и они не могут хранить свои секреты, что значительно снизит качество их повседневной жизни. Независимо от того, куда они идут и с кем встречаются, все они разоблачены под наблюдением других. Более того, некоторые люди даже не подозревают о том, что находятся под наблюдением. Он заставляет некоторых преступников использовать эти технологии, а затем совершать серьезные преступления против невинных людей, например, отслеживать, совершать мошенничество и даже убийства.Людей ставят в очень пассивное положение, потому что они не знают, что за ними следят самые современные устройства.

Несмотря на приведенный выше аргумент, технология мониторинга может привести к положительному результату, если мы можем контролировать и контролировать ее должным образом. Его можно использовать для мониторинга некоторых уязвимых мест с высоким уровнем преступности нашей полицией. В нашей реальной жизни есть много примеров, когда мониторинг в реальном времени может помочь полиции предотвратить преступление, поскольку они могут постоянно отслеживать определенные места.Например, как только подозреваемые появляются под камерой, полиция может принять незамедлительные меры, чтобы арестовать их заранее, чтобы никто не пострадал во время действия. Тем не менее, грамотное использование технологии мониторинга должно гарантировать, что все они находятся под контролем нашей власти, а не преступников.

Подводя итог, хотя эта разработка имеет некоторые потенциальные недостатки, такие как использование преступниками для совершения преступлений и нарушения частной жизни людей, мы можем использовать ее, чтобы помочь нам предотвратить преступление, если мы гарантируем, что все они под нашим контролем.

[Автор - Джонни Куан]

Модель Ответ 5:
Технологии обеспечивают ценную, почти незаменимую помощь в нашей повседневной жизни. Это помогает нам экономить время, запоминать вещи, быть более эффективными и безопасными. Таким образом, логическим следствием является то, что его используют в качестве инструмента для мониторинга социального поведения с целью предотвращения или сдерживания ситуаций, которые могут причинить вред другим.

Это действительно главный аргумент, который используют те, кто выступает за использование технологий для мониторинга.Отслеживание телефонных звонков и текстовых сообщений может превентивно остановить террористические атаки, выявить случаи коррупции в государстве и помочь в расследовании преступлений. Камеры видеонаблюдения оказались эффективным средством сдерживания мелких преступлений и позволяют гражданам перемещаться по городу без постоянного страха ограбления, кражи или нападения.

Однако мы должны учитывать, что технология еще не является самодостаточной и может предоставить только набор данных, которые должны быть интерпретированы и проверены человеком-оператором.Человеческий фактор, как и любые другие человеческие факторы, в свою очередь, будет принадлежать социальной сети и, как сказал бы Фуко, следовать определенной, предустановленной иерархии власти. Речь идет не о том, действительно ли мы извлекаем выгоду из мониторинга использования технологий, что мы, безусловно, делаем, а о том, что такие социально-нормативные и осуждаемые аппараты не могут фактически быть обращены против личных свобод и способствуют росту тоталитаризм. Знаменитый роман Джорджа Оруэлла «1984» дает антиутопическую картину последствий чрезмерного использования технологий как средства наблюдения за человеческими жизнями.

На мой взгляд, технологии обеспечивают эффективный способ предотвращения и наказания девиантного поведения, но в какой-то момент вполне могут быть использованы для принуждения людей. Чтобы этого не произошло, скрупулезная политика в отношении технологического мониторинга должна всегда быть эффективной.

[Автор - Никола Пакор]

Модель Ответ 6:
В связи с экспоненциальным ростом технологии в последнее время мы также видим ее широкое и разнообразное применение во всех сферах жизни, в том числе отслеживать передвижения людей и их действия.Это приложение может быть благом или проклятием, но, на мой взгляд, вредные последствия перевешивают полезные результаты.

Во-первых, усиление вмешательства в жизненные события без согласия человека рассматривается как отказ в неприкосновенности частной жизни, что является фундаментальным правом. Это можно рассматривать как серьезную эмоциональную неудачу, как это произошло в случае ряда телефонных разговоров в Америке, который привел к столкновениям между правительством и общественностью. Это не только вызывает недоверие среди людей, но и нарушает существовавшую социальную гармонию.Кроме того, данные, собранные с помощью мониторинга, могут быть использованы не по назначению, если они попадут в чужие руки. Например, люди могут использовать эти данные для вымогательства денег или таких событий, как мошенничество с банкоматами и кредитными картами, или утечка личных изображений в Интернете, наносящих ущерб репутации заинтересованного лица.

Хотя нельзя отрицать, что эта слежка со стороны назначенных властей может предотвратить любое нападение на человечество со стороны антиобщественных элементов, таких как террористы, тем самым поддерживая мир и гармонию в обществе.Более того, эти виды мониторинга на определенном уровне могут использоваться работодателями для оценки сотрудников, зная, что правильный кандидат заслуживает вознаграждения за свой тяжелый труд.

В заключение, поскольку каждая монета имеет две стороны, использование технологий для отслеживания людей также имеет свои преимущества и недостатки, хотя, на мой взгляд, недостатки с небольшим перевесом перевешивают преимущества.

[Автор - Террин Надар]

Модель Ответ 7:
В настоящее время развитие технологий в огромной степени ускорило улучшение нашего повседневного опыта.Технологии играют важную роль в области медицины, промышленности, исследований и телекоммуникаций. Кроме того, эти технологические достижения используются службами безопасности. Некоторые обеспокоены тем, что запись действий людей с использованием технологий без их ведома противоречит частной жизни граждан. На мой взгляд, это не вызывает особого беспокойства по сравнению со многими положительными аспектами, которые это наблюдение приносит для нас, включая защиту граждан от террористов и раскрытие преступлений.

Во-первых, внедрение технологий, особенно в учреждениях по обеспечению безопасности, помогло в раскрытии таких преступлений, как кража. Все больше и больше компаний пользуются этим, устанавливая несколько систем видеонаблюдения или камер наблюдения вокруг своих помещений. Преступников, которые не знают об этих камерах, ловят с поличным, когда они причиняют вред. Кроме того, камеры наблюдения не только помогают справиться с растущим уровнем преступности, но также помогают находить потерянные предметы и выслеживать сбежавших домашних животных, просматривая записи предыдущих дней и даже недель или месяцев.Единственная цель этой системы мониторинга - защищать и обнаруживать преступления, а не нарушать частную жизнь людей. Преступники не с других планет. Они живут среди нас, поэтому для их обнаружения органам безопасности необходимо следить за всеми гражданами.

Единственным недостатком использования технологий в этом аспекте является нарушение конфиденциальности человека. Некоторые люди очень дорожат защитой своего личного пространства и будут встревожены, узнав, что они были записаны на скрытую камеру.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *