3.5.2. Информационно-измерительные системы. Классификация иис

ИИС - это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, её преобразования, обработки в целях представления потребителю (в том числе ввода в АСУ) в требуемом виде либо в целях автоматического осуществления логических функций измерения, контроля, диагностики, идентификации и др.

Таким образом, ИИС представляет собой сложный измерительный комплекс, включающий в свой состав не только измерительные преобразователи, но и средства вычислительной техники - ЭВМ различной мощности.

Они предназначены не только для обработки измерительной информации, но и для реализации процесса измерения (например, тестовых или итерационных алгоритмов), а также для управления процессом получения информации (управление системными коммутаторами, таймерами и т.п.).

Вышеприведённое определение ИИС позволяет провести грань различия между измерительными приборами, которые обладают ограниченными функциональными возможностями и выполняются обычно из небольшого числа измерительных преобразователей, объединённых в едином корпусе, и ИИС.

Различия заключаются в том, что ИИС позволяет осуществлять:

1) непосредственную связь с объектом исследования;

2) обработку измерительной информации;

3) централизованное автоматическое (автоматизированное) управление;

4) многоканальное измерение различных физических величин.

Эти наиболее характерные признаки в комплексе присущи только измерительной системе, но каждый в отдельности может существовать и в измерительном приборе.

Как следует из определения, ИИС поставляет потребителю информацию в соответствии с её назначением и, следовательно, наряду с измерением обеспечивает все необходимое информационное обслуживание контролируемого объекта, включая автоматический сбор, представление, передачу, запоминание, регистрацию и обработку измерительной информации.

Можно считать, что ИИС обеспечивают все необходимое для реализации других более сложных информационных процедур: контроля, диагностики, управления и др.

В то же время измерение, контроль, диагностика, управление имеют единую информационную природу, а их общим элементом технической реализации являются ИИС.

Основываясь на указанной общности, в ряде случаев ИИС разделяют по назначению

- на измерительные системы,

- системы автоматического контроля,

- системы технической диагностики.

Выделяют также системы распознавания образов и системы единого времени.

Заметим, что в современной литературе, кроме указанного понятия ИИС, часто используют следующие тождественные понятия:

- автоматизированные измерительные системы (АИС),

- автоматизированные измерительные комплексы (АИК),

- измерительно-вычислительные комплексы (ИВК).

Все указанные системы и комплексы решают примерно одинаковые задачи, а их отличие от ИИС, как правило, заключается в различии удельного веса устройств, решающих измерительные и вычислительные задачи.

В зависимости от способа организации передачи информации между функциональными блоками (ФБ) различают цепочечную, радиальную и магистральную структуры ИИС:

Измерительные информационные системы оптимизируют по многим частичным критериям, таким как точность, помехоустойчивость, надежность, пропускная способность, адаптивность, сложность, экономичность и др.

К измерительным системам (ИС) принято относить ИИС, в которых преобладают функции измерения, а функции обработки и хранения незначительны или отсутствуют совсем.

Измерительные системы подразделяют на системы прямых и статистических измерений (см. рисунок):

При прямых измерениях измерительная информация представляется в виде именованных чисел или отношений измеряемых величин и выдается, как правило, оператору.

В статистических системах измерительная информация может подвергаться математической обработке и выдаваться результат косвенных, совместных или совокупных измерений, а также параметры распределений вероятностей случайных величин.

ИС делят также на системы ближнего и дальнего действия.

В системах дальнего действия (телеизмерительных системах) объекты измерения находятся на значительном удалении от средств представления или обработки информации.

Телеизмерительные системы (ТИС) в отличие от систем ближнего действия для передачи информации имеют канал связи.

В зависимости от параметра сигнала, несущего измерительную информацию, ТИС подразделяют на токовые, частотные, времяимпульсные и цифровые.

В зависимости от вида и числа элементов, содержащихся в схеме измерения, ИС подразделяют на следующие разновидности:

- многоканальные (с параллельной структурой);

- сканирующие (с последовательной структурой);

- мультиплицированные (с общей мерой);

- многоточечные (с параллельно-последовательной структурой).

Системы автоматического контроля (САК), являясь разновидностями ИИС, обеспечивают контроль за состоянием различных объектов.

В отличие от ИС, в САК измеряемая величина сравнивается не с мерой, а с нормой, что позволяет установить соответствие между состоянием объектов и заданной нормой, т.е. выдавать информацию об исправности или неисправности контролируемого объекта.

Если САК могут выдавать информацию о предполагаемом состоянии объекта в будущем, то это прогнозирующий контроль.

Современные САК подразделяют

- на системы непрерывного контроля

-и системы с дискретным последовательным контролем параметров.

При непрерывном контроле параметров объекта САК содержат в каждом канале контроля сравнивающее устройство СУ и устройство индикации отклонений.

При дискретном контроле САК имеют одно сравнивающее устройство, параметры которого при необходимости могут меняться, и измерительный коммутатор ИК, управляемый устройством управления УУ.

Информация с объекта контроля в таких системах поступает на СУ через ИК поочередно.

Системы технической диагностики (СТД) в отличие от САК не только выдают информацию о состоянии контролируемого объекта (исправен или неисправен), но и обеспечивают локализацию места неисправности (отказа).

Задача отыскания узла, вызвавшего неисправность, является наиболее сложной в процессе диагностики.

Основой построения современной ИИС является агрегатный (модульный) принцип, позволяющий создавать измерительную систему из конструктивно законченных изделий.

Получили распространение два вида агрегатных измерительных систем:

- приборно-модульные и

- функционально-модульные.

В приборно-модульных измерительных системах агрегатируемыми модулями являются приборы, а в функционально-модульных - функциональные узлы измерительных приборов: усилители, преобразователи, функционально законченные измерительные платы (одноплатные приборы).

Взаимодействие модулей в ИИС осуществляется на основе интерфейса.