Устройство для распознавания критических состояний объекта контроля

Устройство для распознавания критических состояний объекта контроля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ PACnp3H V ВАНИЯ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ, содержащее синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя , второй вход которого соединен с входной шиной, а выход с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока Зсщания порогового уровня и счетчиком, отличающее , с я тем, что, с целью повьаиения достоверности выявления штормовых ситуаций , оно снабжено регистром .сдвига, дешифратором и блоком определения изменения площади выбросов, первый информационный вход которого соединен с выходом регистра сдвига, второй информационный вход - с первым выходом блока сравнения, а первый выход синхронизатора соединен с третьим входом блока сравнения и первым управляющим входом блока определения изменения площади рыбросов, второй управляющий вход которого ссадинен с вторым выходом синхронизатора, соединенным также с управляющим входом регистра сдвига, информаг ионный вход которого соединен с вторым вы-, ходом блока сравнения, выходы блока определения изменения площади выбросов соединены с входами счетчика, выход которого соединен с первой выходной шиной и входом дешифратора, выход которого соединен с второй выходной шиной. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок определения изменения площади выброса содержит первый элемент И, первый вход которого являетср первым управляющим входом блока, генератор, coe i диненный с первым входом второго элемента И, выход которого соединен (Л с одним из входов элемента ИЛИ, второй вход которого является вторым информационным входом блока, а выход элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом счетчика, установочный вход которого является первым информацион ным входом блока, а вход обнуления счетчика является вторым управляющим входом блока, который соединен со о о:) также с R-входом первого триггера, S-вход которого соединен с выходом счетчика и S-входом второго триггера , R-вход которого соединен с вы00 ходом первого элемента И, а выход второго триггера соединен с вторым со входом второго элемента И прямой выход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вто рым информационным входом блока, выход которого соединен с вторым информационным входом блока, выход второго и третьего элементов И являются выхода ш блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1090 з(51) G 06 F 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -, Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3539397/18-24 (22) 11.01.83 (46) 07.05.84. Бюл, 9 17 (72) В.И.Тимофеев, A.И.Мехович и В.Г.Сорокин (71) Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения (53) 621 . 396 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Р 734718, кл. G 06 F 15/36, 1977,,2. Авторское свидетельство СССР

9 830401, кл. G 06 F 15/36, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 877559, кл. G 06 F 15/36, 1979 (прототип) . (54) (57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ОБЪЕКТА

КОНТРОЛЯ, содержащее синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания порогового уровня и счетчиком, о т л и ч а ю щ е е, с я тем, что, с целью повышения достоверности выявления штормовых ситуаций, оно снабжено регистром .сдвига, дешифратором и блоком определения изменения площади выбросов, первый информационный вход которого соединен с выходом регистра сдвига, второй информационный вход — с первым выходом блока сравнения, а первый выход синхронизатора соединен с третьим входом блока сравнения и первым управляющим входом блока определения изменения площади выбросов, вто- . рой управляющий вход которого соеди нен с вторым выходом синхронизатора, 1 соединенным также с управляющим входом регистра сдвига, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, выходы блока определения изменения площади выбросов соединены с входами счетчика, выход которого соединен с первой выходной шиной и входом дешифратора, выход которого соединен с второй выходной шиной.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок определения изменения площади выброса содержит первый элемент И, первый вход которого являетс» первым управляющим входом блока, генератор, сое диненный с первым входом второго щ элемента И, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ, второй вход которого является вторым информационным входом блока, а выход „, элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом счетчика, установочный вход которого является первым информацион ным входом блока, а вход обнуления ® счетчика является вторым управляющим входом блока, который соединен также с R-входом первого триггера, С©

S-вход которого соединен с выходом счетчика и S-входом второго триггера, R-вход которого соединен с вы- ОЪ ходом первого элемента И, а выход {,"ф второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И, прямой выход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым информационным входом блока, выход которого соединен с вторым информационным входом блока, выход второго и третьего элементов И являются выходами блока.

1090683

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено при регистрации и обработке экспериментальных данных, а также в иэмерительно-информационных системах контроля состояния окружающей среды для оперативного штормового оповещения о превышении ха- . рактеристикой контролируемого процесса допустимого значения.

Известен анализатор длительностей )0 выбросов случайных процессов, содержащий пороговый блок, формирователь импульсов, генератор импульсов, регистр сдвига, счетчик интервалов, дешифратор, элементы И,ИЛИ, накопительные счетчики (13 .

Недостатком данного устройства в является отсут стни е скользящего анализа длительностей выбросов, так как в каждый момент времени имеется информация от времени начала измерения до текущего интервала измерения. После окончания времени анализа, определяемого частотой генератора импульсон, информация о длительности выброса выдается внешним потребителем, и цикл анализа повторяется.

Для ряда отраслей народного хозяйства необходимо вести постоянный контроль параметров окружающей среды, дости гающих критиче ских значений. В первую очередь это относится к информации о высоте нижней границы облачности, видимости и боковой составляющей скорости ветра для авиации при н злете и посадке, величине 35 ветрового давления (напора) для строительства, видимости для автотранспорта. Для каждого вида народнохозяйственной деятельности критические значения параметров, а также 40 продолжительность их наличия различны. Так, например, для проектирования и сооружения капитальных зданий и их эксплуатации необходимы осредненные за час (или за 10 минУт) значе- 45 ния скорости ветра, для высотных работ и эксплуатации башенных кранон значения максимальных порывов ветра продолжительностью 2-3 с. Критические значения высоты нижней границы облачности и видимости зависят от тица аэродрома, значение боковой составляющей скорости ветра - от типа самолета и т.д. Все это вызывает необходимость вести постоянный контроль и наблюдения элементов, критические 55 значения которых влияют на народнохозяйственную деятельность в режиме, называемом штормовым. От своевременного штормового предупреждения зависит экономический эффект деятель- 60 ности, ущерб, а часто и безопасность жизни людей. При наличии обслужинаемых наблюдательных органов штормовые предупреждения зависят от наблюдателя и сопряжены с его некоторой субь- 65 ективностью, несовершенством приборов, а т акже при часто мен яющихся штормовых ситуациях — с неудобствами для наблюдателя.

Создание автоматических станций и автоматизированных систем контроля состояния окружающей среды позволяет устранить субъективизм в штормовом опонещении, улучшить доведение информации, однако оно вызывает ряд проблем, связанных с распознаванием штормовых ситуаций.

Известно также устройство для определения площадей выбросов, содержащее блок вычитания, блок эталонных напряжений, пороговый элемент, экстраполятор нулевого порядка, буферный регистр, накапливающий сумматор, регистратор, секционированную линию задержки, триггер, элемент И, генератор (2 3.

По сравнению с устройством (1 1 это устройство позволяет определять площадь выброс а н ад пороговым з н ачением. 3а время действия выброса в сумматоре накапливается число, пропорциональное площади выброса. При поступлении на вход устройства следующего выброса цикл анализа повторяется, Недостатком этого устройства так же, как и предыдущего является то, что оценивается площадь каждого выброса в отдельности, причем время анализа определяется только длительностью выброса, и анализ каждого выброса проводится независимо от других ныбросон.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для определения площадей выбросов, содержащее сумматор, блок задания опорных уровней, пороговый блок, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, блок вычитания накопительный блок, регистратор, элемент задержки, синхронизатор ГЗ .

В известном устройстве напряжение исследуемого процесса U(t) поступает на первый вход сумматора, на второй вход .которого подается напряжение, соответствующее установленному уровню анализа U . Суммирующая схема сме щает выброс к нулевому уровню на величину U« T.e. на ее выходе действует напряжение 4U = U(t) - Uq. Ìãíoвенные значения сигнала д() в моменты выборок преобразуются АЦП в параллельный двоичный код. Взаимное согласование работы блоков устройства осуществляется с помощью синхронизатора.

В первый такт запускается АЦП и проИзводится измерение. При этом в буферном регистре хранится предыдущее измеренное значение выброса. Оба кода поступают на блок вычитания, на выходе, которого формируется значение кода полуразности соседних от1090683 счетов, а также знак этой полураэности. Во второй такт по сигналу, снимаемому со второго выхода синхронизатора, накопительный блок выполню".. ет очередное накопление. В третий такт код текущего значения АЦП переписывается в буферный регистр, после чего цикл измерения повторяется, и т.д. За время действия выброса в сумматоре накопительного блока накапливается число, пропорциональное площади выброса. K выходу сумматора подключен пороговый блок, который ос осуществляет сравнение сигнала gU с нулевЫм уровнем и формирование прямоугольного импульса с длительнос-15 тью, равной длительности выброса.

Задним фронтом этого импульса значение накопительного блока фиксируется в регистраторе, после чегор импульсом, снимаемым с элемента задерж-20 ки, накопительный блок и буферный регистр обнуляются, подготовливая тем самым схему к новому измерению.

Недостаток известного устройства, так же, как и описанных, заключается в том, что оно не позволяет контролировать площадь выбросов за время анализа в скользящем режиме, т.е. непрерывно. В накопительном блоке записывается значение кода, пропорционального площади только одного, текущего выброса. После окончания одиночного выброса все блоки устройства приводятся в исходное состояние, и цикл анализа повторяется.

Цель изобретения — повышение дос- З5 товерности выявления штормовых ситуаций в процессе скользящего допускового контроля состояния объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для распознования 4Q критических состояний объекта контроля, содержащее синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход — с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания порогового уровня и счетчиком, снабжено регистром сдвига, дешифратором и блоком определения измерения площади выбросов, первый информационный вход которого соединен с выходом регистра сдвига, второй информационный вход - с первым выходом блока сравнения, а первый выход синхронизатора соединен с третьим входом блока сравнения и первым управляющим входом блока определения изменения площади выбросов, второй управляющий вход которого соединен со 69 вторым выходом синхронизатора, соединенным также с управляющим входом регистра сдвига, информационный вход которого соединен со вторым входом -. блока сравнения, выходы блока определения изменения площади выбросов соединены с входами счетчика, выход которого соединен с первой выходной шиной с входом дешифратора, выход которого соединен со второй выходной шиной.

Блок определения изменения площади выброса содержит первый элемент И, первый вход которого является первым управляющим входом блока, генератор, соединенный с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ, второй вход которого является вторым информационным входом блока, а выход элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом счетчика, установочный вход которого является первым информационным входом блока, а вход обнуления счетчика является вторым управляющим входом блока, который соединен также с R-входом первого триггера, Sвход которого соединен с выходом счетчика и S-входом. второго триггера, В-вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход второго триггера соединен со вторым входом второго элемента И, прямой выход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым информационным входом блока, выход которого соединен со вторым информационным входом блока, выход второго и третьего элементов И являются выходами блока.

На Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, иллюстрирующие работу предлагаемого устройства (на

Фиг. 2а - текущие значения N измеi р я емого. пар аметр а; N „„— пороговое значение измеряемого параметра1 на фиг. 26 — скользящие интервалы анализа То, 1 t> t3 t дискретные моменты времени измерения (импульсы с генератора Я синхронизатора 3); на фиг. 2в — значение площади выброса контролируемого параметра за скользящее время анализа Тр; Яз» допустимое значение площади выброса, . которое соответствует критической ситуации на фиг. 2г — сигнал на выходе устройства, который равен значимому уровню все время, пока Se, Я ф

Устройство для распознаванйя критических состояний объекта контроля содержит блок 1 задания порогового уровня, аналого-цифровой преобразователь 2, синхронизатор 3, блок 4 сравнения, блок 5 определения изменения площади выбросов, регистр б сдвига, счетчик 7, дешифратор 8. В состав синхронизатора 3 входят генератор 9 импульсов, элемент 10 задержки. В состав блока 4 сравнения входят счетчик 11, триггер 12, элемент

И 13, счетчик 14. B состав блока 5

1090683

Величина задержки элемента 10 задержки достаточна, чтобы в счетчик 14 блока 4 сравнения записалось максимальное значение кода dN, а разрядность регистра сдвига 6 зависит от требуемого времени анализа Т . После поступления на тактовый вход регистра б количества импульсов, равного разрядности регистра сдвига б, на его выходе появится код AN „- Т, О задержанный относительно текущего значения времени на интервал Т (фиг. 2) . Таким образом, в любой момент времени совокупность значений кодов, записанный в регистре сдвига 6, характеризует площадь выбрОСОВ контролируемого параметра над пороговым значением за время анализа Т,„.

Формирование значений кода суммарной площади выбросов в счетчике

7 после включения устройства в работу происходит автоматически, беэ каких-ли бо до пол ни тель ных сигн алов управления. В начале работы устройства в счетчик 7 с выходом регист— ра сдвига 6 за время анализа Т,„буут поступать только нулевые сигналы, следовательно, перед анализом каждого цикла измерения триггер 21 будет находиться в состоянии 1, и все значения AN будут записаны в счетчик 7, После того, как регистр сдвига б будет, заполнен за время анализа Т>, с его выходов на установочные входы счетчика 20 будут поступать не нулевые значения кода

ЬИ Ттек-Т если конечно, было з афиксировано превышение текущего значения контролируемого параметра над пороговым значением. Далее устройство будет функционировать описанным образом.

Сравнение текущего значения площади выбросов S> c заданным значением

S tt A „осуществляется следующим образом. Сигнал с выхода генератора 9 синхронизатора 3 в каждый момент измерения поступает на вход записи счетчика 20, переписывая в него значения кода ЛМТтекТ, с выходов регистра сдвига б и Hà R-вход триггера

21, устанавливая его в нулевое состояние. Таким образом, перед началом каждого цикла измерения, который опс ределяется периодом частоты генератора 9, в счетчике 20 хранится значение кода превышения значения контролируемого параметра над пороговым значением, но это значение задержано на время анализа Тц. Код текущего превышения аЩт к поступает через элемент ИЛИ 19 на вычитающий вход счетчика 20. Если дй 7 6N7 -7 тек так и то счетчик 20 установйт в единичное состояние триггер 21, подавая тем самым разрешение на первый вход элемента И 22, на второй вход которого определения изменения площади выброса входят элемент И 15 генератор 16, элемент И 17, триггер 18, элемент

ИЛИ 19, счетчик 20, триггер 21, элемент И 22, На входную шину 23 поступает исследуемый входной сигнал x(t). 5

На выходной шине 24 счетчика 7 в каждый текущий момент времени присутствует код, пропорциональный суммарной площади выбросов над пороговым значением контролируемого параметра., На выходной шине 25 формируется сигнал в том случае, если за вре мя анализа значение площади выброса контролируемого параметра над пороговым значением превышает заданную 15 предельно допустимую.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии перед нача. лом измерения регистр б сдвига и счетчик 7 обнуляются (цепь обнуления на фиг. 1 не показана), На вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП)

2 поступает входной электрический сигнал x(t) (ток, сопротивление часI

25 тота, напряжение, сдвиги фаз и т.д.), величина которого пропорциональна контролируемому параметру. При поступлении на управляющий вход АЦП 2 сигнала с выхода генератора 9 синхронизатора 3 на выходе АЦП 2 в.моменты г ° "з t+ формируется ко кущеГО значения N „, N< N >, Ц(. кОнт ролируемого параметра, который в число-импульсном коде поступает на вычитающий вход счетчика 11 блока 4 сравнения.

На установочные входы счетчика 11 поступает значение кода, пропорционального пороговому значению контролируемого параметра N, с выхода 4Q блока задания порогового значения 1, выполненного, например, в виде регистра памяти . При поступлении сигнала с генератора 9 в счетчик 11 записывается код N триггер 12 и пор счетчик 14 устанавливаются в нулевое состояние. Ход, соответствующий текущему значению параметра N, поступает на вычитающий вход счетчика 11, уменьшая его содержимое. В случае

N, < Ид счетчик 11 не обнулится, 50

В случае Йте„) N n

AN = N z „, — N „, который поступает 60

"с Р на суммирующий вход счетчика 14. .После этого сигнал) с выхода элемента 10 задержки поступает на тактовый вход регистра 6 сдвига, записывая в него содержимое счетчика 14. щ5

1090683 поступает значение кода и N е„. Таким образом, на суммирующий вход счетчика 7 поступит количество импульсов

И т = 4 N T>e „4 N Tre - „. Следовательно, значение кода суммарйой площади выбросов в счетчике 7 увеличивается (фиг. 2) . Если ЬЙ7тек аИ утек-та счетчик 20 не обнулится, и трйггер

2l не изменит своего состояния, После окончания цикла измерения сигнал с выхода элемента задержки 10 синхронизатора 3 поступает на первый вход элемента И 15, на второй входкоторого поступает разрешение с инверсного выхода триггера 21. Импульс с выхода элемента И 15 поступает на (5

S-вход триггера 18, устанавливая его в состояние 1, подавая тем самым . разрешение на элемент И 17. Импульсы, с генератора 16, частота которого (зависит только от быстродействия используемой элементной базы, проходя

Через элементы И 17 и .ИЛИ 19 уменьшают содержимое .счетчика 20, после обнуления которого триггер 18 возapaulaeTca в исходное нулевое состоя- 25 ние.,Таким образом, на вход счетчика 20 поступит количество импульсов

N> - Д Nore т -а Nr . Значение кода

N> с выхода элемента И 17 поступает на вычитающий вход счетчика 7. Следовательно, значение кода суммарной . площади выбросов в счетчике 7 уменьшится.

Отметим, что в счетчике 7 и на шине 24 в любой момент времени будет находиться значение кода суммарной площади выбросов N.g за время анализа Т . Как только значение кода Ng"

1 достигнет допустимого значе-. .Ттек ния Se+ „(фиг. 2), на выходной шине

25 дешифратора 8 появляется сигнал, который свидетельствует о том, что за время анализа площадь выброса контролируемого параметра превысила заданную критическую.

Технико-экономический эффект предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается, во-первых, в том, что контроль площади выбросов контролируемого параметра над пороговым значением осуществляется в скользящем режиме, т.е. непрерывно, тогда как в известном устройстве площадь каждого выброса формируется, запоминается, регистрируется и контролируется только отдельно, во-вторых, достигается повышение быстродействия распознавания критических состояний объектов контроля, поскольку после каждого цикла измерения результат. анализа контролируемого процесса (сравнение суммарной площади выбросов контролируемого процесса с допустимым значением) уже имеется.

1090б8З !

l

Составитель С.Демиденко

Редактор Н.Егорова Техред С.Мигунова Корректор A. Ильин;

Заказ 3007/21 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по д1Рлам изобретений и.открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4