Telemetri (fra andet græsk τῆλε "langt væk" + μέτρεω - "jeg måler") er et område inden for videnskab og teknologi, der beskæftiger sig med udvikling og drift af telemetrisystemer - et sæt automatiserede værktøjer, der giver modtagelse, konvertering, transmission via en kommunikationskanal, modtagelse, behandling og registrering af måle ( telemetrisk ) information og information om forskellige hændelser med henblik på at styre forskellige objekter og processer på afstand.
Essensen af telemetri er konverteringen af den målte værdi (eller værdier) til et informationssignal, der er egnet til transmission over en kommunikationskanal . Transmission og modtagelse af information. Afkodning, konvertering og registrering på den modtagende side af telemetrisk information fra objektet.
Telemetriobjekter kan være forskellige tekniske enheder, levende organismer eller naturfænomener.
Telemetri ved hjælp af transmission af information over en radiokanal kaldes radiotelemetri . Radiotelemetri er blevet udbredt på grund af evnen til at arbejde med bevægelige eller svært tilgængelige objekter. Som datatransmissionsmedium kan både specielle telemetrikommunikationskanaler og generelle kommunikationskanaler og netværk (radio, GSM / GPRS , ZigBee , WiFi , WiMax , LTE , LPWAN , kablet ISDN , xDSL , etc.) bruges.
Telemetri er ofte forbundet med at kontrollere objekter på afstand og er et af elementerne i telemekanik [1] [2] .
Overførsel af information over ledninger går tilbage til det 19. århundrede. En af de første transmissionslinjer blev etableret i 1845 mellem den russiske kejsers vinterpalads og hærens hovedkvarter. I 1874 installerede franske ingeniører et system af sensorer til at bestemme vejret og snedybden på Mont Blanc, der transmitterede information i realtid til Paris. I 1901 patenterede den amerikanske opfinder Michalik Selsyn , en induktionsmaskine til skiftevis at transmittere synkroniseret information over en afstand. I 1906 blev der bygget en række seismiske stationer, der ved telemetrisk kommunikation var forbundet med Pulkovo-observatoriet. I 1912 udviklede Edison et telemetrisystem til at overvåge tilsluttede belastninger til det elektriske net. Under konstruktionen af Panamakanalen (færdiggjort i 1913-1914) blev telemetriske systemer massivt brugt til konstant overvågning af sluser og vandstande [3] .
Trådløs telemetri begyndte at blive brugt i radiosonder udviklet uafhængigt af Robert Bureau i Frankrig og Pavel Molchanov i Rusland. Molchanovs system målte temperatur og tryk og konverterede resultaterne til trådløs morsekode.
Den tyske V-2 raket fra Anden Verdenskrig brugte et system til at transmittere primitive multiple radiosignaler kaldet "Messina" for at få information om rakettens parametre, men dette system var så upålideligt, at Wernher von Braun engang udtalte, at det ville være mere effektivt at følge raketten gennem en kikkert. Både i USSR og i USA blev Messina-systemet hurtigt erstattet af mere avancerede systemer baseret på puls-positionsmodulation [4] .
Tidlige sovjetiske telemetrisystemer (raket og rum) udviklet i slutningen af 1940'erne brugte både puls-positionsmodulation (for eksempel i Tral-telemetrisystemet udviklet hos OKB MPEI) og pulsbåndsmodulation (for eksempel i det udviklede RTS-5-system på NII-885). Tidlige amerikanske udviklinger brugte også lignende systemer, men senere blev de erstattet af PCM-systemer (for eksempel i Mariner 4 Mars udforskningsrumfartøjet). Redundante radiosystemer blev brugt i sene sovjetiske interplanetariske rumfartøjer, der udførte telemetritransmission med pulskodemodulation i decimeterområdet og med pulspositionsmodulation i centimeterområdet [5] .
Der er telemåling ved opkald og ved valg, aktuelle og integrale værdier [2] :
Telemetri har fundet sin anvendelse på følgende områder:
De fleste aktiviteter relateret til afgrødesundhed og god høst afhænger af rettidig levering af vejr- og jorddata. Derfor spiller trådløse vejrstationer en vigtig rolle i sygdomsforebyggelse og afbalanceret kunstvanding. Disse vejrstationer sender til basestationen information om vigtige parametre, der er nødvendige for beslutningstagning: temperatur og relativ fugtighed, nedbør og bladfugtighed (til opbygning af sygdomsforebyggende modeller), solstråling, vindhastighed (til beregning af fordampning) og jordfugtighed. , hvorved vandets indtrængning i jorden til planternes rødder vurderes, hvilket er nødvendigt for at træffe vandingsbeslutninger.
Da lokale mikroklimaer kan variere meget, skal sådanne oplysninger indhentes bogstaveligt talt direkte fra afgrøder. Observationsstationer transmitterer normalt data ved hjælp af jordbaseret radio, selvom der lejlighedsvis bruges satellitsystemer. Solpaneler bruges også til at sikre stationernes energiuafhængighed fra lokal infrastruktur.
Telemetri er blevet en væsentlig hjælp i vandhåndtering, den bruges til at vurdere vandkvalitet og måle flowindikatorer. Telemetri bruges hovedsageligt i automatiske vandmålere, undervandsvandmåling, påvisning af lækager i distributionsrørledninger. Dataene indhentes i næsten realtid og giver dig mulighed for straks at reagere på hændelser.
Telemetrisystemer (fjernmåling) til automater er meget udbredt. M2M-modem er installeret i hver automat, og dataene overføres til Sporingsprogrammet. Analysesystemer bruger standardprotokoller ( EXE , MDB ) og arbejder med en bred vifte af automater. Tilslutning sker via en maskine eller en møntmodtager. Systemet fungerer med både kaffe- og snackmaskiner. På baggrund af de modtagne oplysninger kan virksomheden:
Telemetri (biotelemetri) bruges også til at overvåge patienter med risiko for at udvikle patologisk hjerteaktivitet, hovedsageligt i kardiologiske ambulatorier. Måle-, registrerings- og sendeapparater er forbundet til sådanne patienter. De registrerede data kan bruges af læger til at diagnosticere patientens tilstand. Med alarmfunktioner kan sygeplejersker advares, når der opstår akutte eksacerbationer eller farlige forhold for patienten.Der findes også et system til brug for operationssygeplejersker til at overvåge en tilstand, hvor hjertelidelser kan udelukkes. Eller at overvåge kroppens reaktion på lægemiddelbehandling med antiarytmiske lægemidler såsom digoxin .
Telemetri bruges i intelligensmedicin til hemmeligt at indhente information om de parametre, der karakteriserer en medarbejders funktionelle tilstand og helbred. Til dette formål er der udviklet og implementeret små radiometriske enheder, der kan optage magnetokardiogrammer (det vil sige karakteristika for hjertets aktivitet), magnetoencefalogrammer (hjerne), magnetomyogrammer (muskler, glatte tarmmuskler). Disse oplysninger overføres automatisk til situationscentret til lægerne i gruppen, der betjener efterretningsofficeren.
Telemetri er en overkommelig teknologi til store, komplekse systemer såsom raketter, reaktortrykbeholdere, rumfartøjer, olieplatforme og kemiske anlæg, fordi den muliggør automatisk overvågning, alarmering, registrering og lagring af data, der er nødvendige for sikker, effektiv drift. Rumorganisationer som Roskosmos , NASA , ESA og andre bruger telemetri/fjernstyringssystemer til at indsamle data fra aktive rumfartøjer og satellitter.
Telemetri er afgørende i udviklingen af raketter, satellitter og luftfart, da disse systemer kan ødelægges efter eller under testen. Ingeniører har brug for information om kritiske parametre til analyse (og forbedring). Uden brug af telemetri er denne form for data ofte utilgængelige.
Telemetri var en vigtig kilde til information om sovjetiske missiltests for britisk og amerikansk efterretningstjeneste. Til dette formål opretholdt USA en lyttepost i Iran. Sovjeterne afslørede til sidst denne amerikanske efterretningsaktivitet for at indsamle og dechifrere telemetrisignaler fra missiltest. USSR fra skibe i Cardigan Bay lyttede til signaler under test af britiske missiler udført der.
Inden for raketteknologi er telemetriudstyr ved at blive en integreret del af raketudstyr, der bruges til at overvåge raketopsendelsesprocessen for at opnå information om miljøparametre (temperatur, accelerationer, vibrationer), strømforsyning, nøjagtig antennejustering og (over lange afstande, f.eks. rumflyvning) om signalets udbredelsestid.
Telemetri er en nøglefaktor i nutidens motorsport. Ingeniører kan behandle den store mængde data, der er indsamlet under en testkørsel, og bruge dem til at modificere køretøjet på passende vis, samtidig med at de opnår optimal ydeevne. Systemerne, der bruges i racerserier som Formel 1 , er så avancerede, at de kan beregne de mulige omgangstider, og det er, hvad føreren forventer. Nogle eksempler på nødvendige målinger omfatter 3-akse accelerationer (tyngdekraft), temperaturkurver, hjulhastigheder og affjedringsforskydning. Formel 1 registrerer også førerens handlinger, hvilket giver teamet mulighed for at evaluere hans præstation i tilfælde af en ulykke. Det Internationale Automobilforbund kan definere eller udelukke rollen som pilotfejl som et muligt tilfælde.
Derudover er der nogle serier, hvor ideen om "to-vejs telemetri" er implementeret. Tanken er, at ingeniørerne er i stand til at opdatere kalibreringerne i realtid, når bilen passerer banen. I Formel 1 dukkede to-vejs telemetri op i begyndelsen af 90'erne (TAG-elektronik) og blev implementeret gennem et meddelelsesdisplay på instrumentpanelet, meddelelser, som holdet kunne opdatere. Dets udvikling fortsatte indtil maj 2001, hvor man for første gang fik tilladelse til at installere dette system på biler. Siden 2002 har teams været i stand til at ændre motortilstande og slukke for individuelle motorsensorer fra pitvæggen, når bilen var på banen. Siden 2003-sæsonen har dobbeltsporet telemetri været forbudt i Formel 1, men teknologien eksisterer stadig og finder til sidst vej til andre typer racer- eller landevejsbiler.
Fabrikker, byggepladser og boliger overvåges flere steder for energiforbruget af systemer som klimastyring sammen med relaterede parametre (f.eks. temperatur) via trådløs telemetri til en enkelt central placering. Oplysninger indsamles og behandles, så du kan træffe de mest intelligente beslutninger om de mest effektive måder at bruge energi på. Sådanne systemer giver også mulighed for forebyggende vedligeholdelse.
Telemetri bruges til at studere dyreliv, især til at overvåge truede arter på individuelt niveau. Forsøgsdyr kan udstyres med værktøjer lige fra simple tags til kameraer, GPS-pakker og sendere for at give information til videnskabsmænd og ledere.
Telemetri bruges i hydroakustiske fiskevurderinger, som traditionelt bruges i mobile undersøgelser fra både til at estimere fiskebiomasse og rumlig fordeling. Omvendt er der teknisk udstyr placeret på stationære steder, det bruger stationære transducere til at kontrollere passagen af fisk. Selvom de første seriøse forsøg på at kvantificere fiskebiomasse blev gjort i 1960'erne, skete der store fremskridt inden for udstyr og teknologi ved vandkraftdæmninger i 1980'erne. Estimater af passage af fisk udføres 24 timer i døgnet hele året rundt, fiskens passagehastighed, dens størrelse, rumlige og tidsmæssige fordeling bestemmes.
I 1970 blev dual-beam teknikken opfundet, hvilket muliggjorde et direkte skøn over størrelsen af en fisk på dens placering gennem målmodstand. Det første bærbare split-beam sonarsystem blev udviklet af HTI i 1971 og gav mere nøjagtige og mindre variable fiskemålmodstandsestimater end to-beam metoden. Systemet gjorde det også muligt at spore fiskens vej i 3D, det var muligt at spore hver fisks vej og den generelle bevægelsesretning.
Denne funktion viste sig at være vigtig for at estimere fiskens bevægelse i vandstrømmens hvirvler, samt for at studere fiskens vandring i floder. I de sidste 35 år er titusindvis af mobile eller stationære hydroakustiske evalueringsenheder blevet brugt over hele verden.
I 2005, på et seminar i Las Vegas, blev telemetriudstyr introduceret, som gjorde det muligt for salgsautomater at overføre salgs- og regnskabsoplysninger til shuttle-lastbiler eller hovedkvarter. Denne information kan bruges til en række forskellige formål, såsom at fortælle chaufføren før en tur, hvilke genstande der skal fyldes op, hvilket eliminerer behovet for en første prøvetur, før der foretages en intern opgørelse.
Sælgere er begyndt at bruge RFID- tags til at spore lagerbeholdning og forhindre tyveri af varer. De fleste af disse tags læses passivt af RFID-læsere (f.eks. ved kassen), men aktive RFID'er kan periodisk transmittere information via telemetri til basestationen.
Telemetriudstyr er nyttigt inden for retshåndhævelse til sporing af mennesker og overvågning af ejendom. Dømte i prøvetiden efter prøveløsladelse kan bære et ankelarmbånd, hvis anordning kan advare myndighederne, hvis gerningsmanden overtræder betingelserne for sin løsladelse, såsom at forvilde sig fra etablerede grænser eller besøge uautoriserede steder. Telemetriudstyr gør det muligt at anvende ideen om "fældemaskiner". Retshåndhævere kan udstyre biler med kameraer og sporingsudstyr og efterlade biler på steder, hvor de forventes at blive stjålet. Efter tyveriet transmitterer telemetriudstyr information om køretøjets placering, og politifolk kan slukke for motoren og låse dørene, efter at det er blevet stoppet af politiet, der kom til opkaldet.
Til at indsamle og transmittere information i telemetrisystemer kan både serielle interfaces RS-232 , RS-485 , med Modbus , CAN-protokoller og forskellige netværksprotokoller TCP/IP , Ethernet bruges . Sidstnævnte kaldes normalt systemer til telemetrisk IP-overvågning af objekter , men begrebet er endnu ikke afgjort. I teknologien bruges begrebet IP-overvågning ofte til programmatisk overvågning af computernetværk, samtidig bruges begrebet IP -overvågning om overvågning, videoovervågning og kontrolsystemer, telemetristyring over IP over objekter. Måske vil disse to tætte begreber med tiden blive reduceret til én klasse. For nylig (omkring midten af 2000'erne) anvendes computere, forskellige servere og mikroprocessorsystemer for at lette installationen, sikre multifunktionalitet og integrere med andre systemer inden for telemetri, baseret på sammenvævning af forskellige protokoller, indbygget behandling og visning af information, ofte med ringdatabaser., samt muligheden for multi-zone-indsamling af information fra adskillige sensorer, ofte spredt uden for de fysiske grænser for selve systemerne, eller endda på den anden side af kloden, for eksempel forskellige trådløse sensorer , IP- sensorer mv .
Som i andre telekommunikationsområder er der internationale standarder fastsat af organisationer som CCSDS [~ 1] og IRIG [~ 2] for telemetri hardware og software.
| Trådløse sensornetværk | |
|---|---|
| Operativsystemer | |
| Industristandarder |
|
| Programmeringssprog | |
| Hardware |
|
| Software | |
| Ansøgninger |
|
| Protokoller | |
| Konferencer / Magasiner |
|