02.10.2015

Знакомьтесь: КУБ-Нано – новейшая "микролитражка" для шкафов FTTВ

Постановка задачи

Итак, опять FTTВ?

Фото. 1. Внешний вид контроллера КУБ-Нано

Но в модельном ряду ООО «Технотроникс» имеется устройство, которое мы специально разрабатывали для шкафов широкополосного доступа! Это КУБ-Микро. Изделие, которое «с ходу» заняло уготованную для него нишу. И попадание было «в десятку». Судите сами: за полтора года, прошедшие с начала выпуска, мы отгрузили около 10000 блоков!

Так что же заставляет нас искать замену столь удачному решению? Ответ банальный – цена. За последнее время общая продажная стоимость всего шкафа FTTВ упала в разы. В этих условиях стоимость контроллера, осуществляющего мониторинг шкафа, также должна неуклонно понижаться. В течение определённого времени мы выдерживали эту тенденцию за счёт уменьшения эксплуатационных расходов на производство КУБ-Микро. Но сейчас эти возможности близки к пределу. А рынок требует более дешевого решения… Требование рынка – закон для производителя! Не «вписываешься» - свободен.

С другой стороны, уже накоплен существенный опыт эксплуатации оборудования. Некоторые функции, заложенные в контроллер, оказались невостребованными, а другие, наоборот, были бы желательны, но их нет. В общем, обычная история – вечная гонка за новым, а потом, за новейшим.

Но всё по-порядку…

Что надо добавить?

1. Мониторинг источника бесперебойного питания

Данная функция позволит отследить важнейшие параметры работы ключевого устройства, обеспечивающего жизнедеятельность шкафа FTTВ. В частности, уровень заряда батареи, факт перехода на резервное питание и ряд других параметров.

2. Принудительный аппаратный рестарт (а проще говоря, перезапуск) зависшего оборудования

Каждый знает, как «лечить» подвисший компьютер. «Передернул» питание – и «покойник» ожил. Вот таким супервайзером и должен стать мониторинговый блок. КУБ-Нано пингует определённый IP-адрес через сетевое каналообразующее оборудование и при его зависании перезапускает его.

От чего можно отказаться?

1. Аппаратный контроль наличия напряжения на питающем вводе

Подключаться к силовому вводу, чтобы определить пропадание фазы, а, следовательно, момент перехода на резервное питание, всегда было довольно затратно и очень неудобно. Из разнообразных блоков и блочков, которые различные производители предлагают для реализации данной функции, можно составить небольшую коллекцию. Можно ли обойтись без дополнительных блоков вообще? Мы предлагаем получать факт пропадания фазы одним из двух способов (или двумя сразу) – за счёт мониторинга ИБП^*, который сам сообщит об этом, и за счёт анализа неактивности счётчика электроэнергии (о данной «изюминке» см.ниже).

2. Отдельный тепловой или дымовой пожарный извещатель

Практика показала, что при эффективно работающем штатном датчике температуры и полноценном его мониторинге можно отказаться от датчика пожара. В самом деле, при столь малом объёме контролируемого объекта тепло от любого начинающегося пожара передастся в любую точку незамедлительно. Но обязательные условия при этом – эффективность датчика и полноценность мониторинга – должны соблюдаться. Как – об этом ниже по тексту.

3. Все избыточные функции, «прикрученные» на всякий случай

Надо сказать себе, что создаваемое устройство – устройство адресного применения. Оно должно использоваться только для шкафов FTTВ, и точка! А значит – все функции только для этой задачи. И ничего «навырост» - для этого у нас КУБ есть.

Мы, конечно, не сомневаемся, что наши изобретательные Заказчики найдут и другие самые неожиданные применения новому девайсу.

Что в итоге получилось?

Получился КУБ-Нано – младший брат и законный наследник КУБа-Микро.

На фото 2 – новое устройство в сравнении с КУБом и КУБом-Микро. Думается, тенденция развития модельного ряда налицо. Кстати, заметили интересную конструктивную особенность нового «кубика»? Все внешние подключения можно выполнить, не снимая крышки устройства. Удобно, не правда ли?

Вот весь функционал КУБ-Нано:

• 4 многофункциональных порта ввода-вывода;
  
• узел связи с ИБП;
  
• датчик температуры (к этому же порту при необходимости добавляется считыватель ЧИП-ключей).
  

Фото 2. Семейство КУБ: КУБ, КУБ-Микро, КУБ-Нано

Многофункциональные порты ввода/вывода: протечка, счётчик, охрана и др.

Многофункциональные порты ввода-вывода – новшество в системе организации связей наших блоков с «внешним миром». Суть многофункциональности в том, что один и тот же порт может быть самостоятельно запрограммирован Заказчиком как вход типа «сухой контакт», дискретный выход «включить/выключить», аналоговый вход для подключения датчиков с выходом по напряжению либо датчиков с изменяющимся сопротивлением (протечка). Вдобавок, два из четырёх портов могут быть сконфигурированы как импульсные (счётчик, вибрация). Короче говоря, вариантов множество.

Поскольку мы уговорились, что «ареал» КУБ-Нано – это шкафы FTTВ, то приводим варианты организации мониторинга этих объектов с конкретным использованием портов для реализации тех или иных функций (рис. 1,2).

Рис. 1,2. Варианты организации мониторинга шкафов FTTВ с конкретным использованием портов для реализации тех или иных целей

Датчик температуры «с секретом»

Как мы указывали выше, условием отказа от использования в шкафу пожарного извещателя является наличие эффективно работающего датчика температуры. Но что такое эффективный датчик температуры? На наш взгляд, это датчик, конструктивно выполненный следующим образом (см. фото 3). Хитрость здесь в том, что, с одной стороны, датчик является частью платы, а с другой стороны, его измерительная «головка» выведена наружу. При малом объёме воздуха в шкафу такой датчик будет очень чутко реагировать на начинающийся перегрев в любой точке. А наш любимый софт Диспетчерского Центра, настроенный на градиентный контроль, сообщит об аварийной скорости изменения температуры ещё до того, как всё заполыхает.

Фото 3. КУБ-Нано с датчиком температуры

Узел связи с ИБП

Данная функция доступна в специальной версии КУБ-Нано, реализованной совместно с нашим партнёром компанией «ПАУЭР ИЖИНИРИНГ» и получила название КУБ-POWERlight.

Узел связи с ИБП аппаратно выполнен в виде стандартного интерфейса RS232 со стандартным же разъёмом DB9. Но это отнюдь не обычный ретранслятор «чужих» данных, как это повелось у нас. Мы произвели глубокую программную интеграцию ИБП как на уровне контроллера КУБ-Нано, так и на уровне ПО ДЦ. КУБ-Нано самостоятельно выдаёт запросы на ИБП, получает пакеты данных, анализирует те биты, которые интересны именно ему (в частности, бит состояния «работа от основного питания/работа от батареи») и пересылает полученные данные в ДЦ. А там эти данные окончательно обрабатываются и отображаются. В результате, на каждом объекте организуется целая измерительная лаборатория! Из чувства присущей нам скромности подчеркнём, что данные роскошества выполнены руками производителей ИБП и мы только пользуемся плодами их труда. Скажем же им за это спасибо…

Итак, в итоге пользователь может видеть:

• значение переменного напряжения на входе ИБП;
  
• значение переменного напряжения на выходе ИБП;
  
• ток нагрузки ИБП в процентах от максимального;
  
• частоту питающей электросети;
  
• напряжение на аккумуляторе ИБП;
  
• признак статуса ИБП - «работа от основного питания/работа от батареи».
  

Рис. 3. Данные с ИБП в ПО «Технотроникс.SQL»

Впечатляет, не правда ли?!

Программное обеспечение

КУБ-Нано может передавать данные в два программных обеспечения производства компании «Технотроникс»: наше традиционное ПО «Технотроникс.SQL» и программное обеспечение «КУБ-FTTx», которое было специально разработано для мониторинга телекоммуникационных шкафов.

Чтобы наблюдать за телекоммуникационными шкафами и всеми ранее подключенными объектами «в едином окне», достаточно бесплатно обновить Ваше программное обеспечение до последней версии.

Однако, ПО «КУБ-FTTx» ввиду своей специализации имеет ряд преимуществ для тех, кто планирует массовый мониторинг телекоммуникационных шкафов. Подробнее о «КУБ-FTTх»>>

Рис. 4, 5.Данные по счётчику электроэнергии, тумпературе, напряжению, состоянию входов и др. в режиме реального времени в ПО «Технотроникс.SQL» (слева) и в ПО «КУБ-FTTx» (справа)

Особенности реализации отдельных функций

1. Снятие показаний со счётчика электроэнергии.

В шкафах FTTВ устанавливаются, как правило, дешёвые счётчики с импульсным выходом. Для стыковки с ними КУБ-Нано унаследовал от предшественников соответствующий импульсный вход (точнее, под эту функцию можно сконфигурировать один из многофункциональных портов устройства). В итоге, сам процесс подсчёта импульсов является традиционным. «Фишка» заключается в алгоритме сохранения данных счётчиков в энергонезависимой памяти устройства.

В новом устройстве сохранение данных производится в двух режимах: аварийное сохранение и регулярное сохранение через получасовые интервалы с выдачей пакетов данных по запросу из ДЦ.

• Аварийное сохранение
  

Цель аварийного сохранения данных предельно ясна. Необходимо зафиксировать текущее состояние счётчика в ситуации, когда пропадание питания контроллера может произойти в ближайшее время. В предшественнике нашего «героя», блоке КУБ-Микро, предусмотрено аварийное сохранение данных в следующих случаях:

1. При фиксации открывания двери шкафа;
   
2. При сработке дискретного сигнала «Фаза» (т.е. при пропадании питающего ввода и переходе на резервное питание).
   

Первую «ветку» - сохранение данных по открыванию двери шкафа - мы в новом устройстве оставили. От аппаратной фиксации пропадания фазы на входе мы решили отказаться. Это потому, что у нас есть другие варианты реализации данной функции! Во-первых, КУБ-Нано анализирует данные, поступающие от ИБП. и «вылавливает» биты, сигнализирующие о переходе на резервное питание. Дальше – просто. Раз шкаф перешёл на резервное питание, значит, счётчик остановился. Самое время зафиксировать данные в энергонезависимой памяти и спокойно дожидаться своей участи: или питание на вводе возобновится, или ресурс бесперебойника исчерпается и «туши свет». Мы своё дело, в любом случае, уже сделали.

Для случаев, когда Заказчик не хочет или не может обеспечить мониторинг ИБП, у нас есть ещё один косвенный, но вполне надёжный признак перехода на резервное питание. Мы ведь уже отмечали, что при пропадании основного питания счётчик электроэнергии перестаёт наращиваться. А значит, необходимо постоянно мониторить счётчик. И если в течение одной-двух минут не поступало ни одного импульса, (а пару минут «жизни» даже глубоко разряженный ИБП нам точно обеспечит!) значит, самое время сохранять данные.

• Регулярное сохранение
  

По метрологическим стандартам устройство должно хранить в памяти не только сохраненные в аварийных ситуациях значения счётчика, но и определённое количество отсчётов, выполненных каждые 30 минут (так называемые, получаски). Программные ресурсы микроконтроллера КУБ-Нано позволяют обеспечивать запись, хранение и передачу в ДЦ не менее 500 таких отсчётов. А значит, устройство может автономно работать без потери данных около 10 суток!

2. Аппаратный перезапуск штатного телекоммуникационного оборудования шкафа

Алгоритм внутреннего рестарта электронной «начинки» оборудования позаимствован нами у старшей модели нашего ряда – КУБа. Суть алгоритма заключается в периодической посылке команды PING по известному IP-адресу сервера Диспетчерского Центра. Если в течение определённого времени отклика на команду не приходит, наш доблестный рыцарь принимает решение об аппаратном перезапуске коммутаторов внутри шкафа (см. схему рис. 4). В схеме задействован один порт устройства, сконфигурированный как выход и дополнительный миниатюрный блок реле БР1. Встроенное электромагнитное реле блока по команде от КУБа-Нано на определённое время обесточивает зависшее оборудование, а затем вновь подаёт на него питание. И жизнь начинается сначала!

Рис. 6. Схема организации аппаратного рестарта обородования

3. Авторизация доступа обслуживающего персонала

Функция авторизации доступа в шкафах FTTВ ещё не реализовывалась в больших масштабах, но есть ощущение, что она где-то на подходе и вот-вот будет востребована. Мы готовы предложить нашим партнерам два способа авторизации, один из которых мы условно назвали классическим, а другой – GPS-авторизацией.

• Классический способ авторизации предполагает установку внутрь шкафа простейшего ЧИП-считывателя (не путать с нашими ВМР ИС485, ИС-Микро). Подобные считыватели во множестве стоят на калитках, уличных дверях и т.п. Они весьма недороги и могут даже приобретаться Заказчиком самостоятельно. Считыватель без каких-либо доработок подключается к КУБу-Нано, конкретно - на тот же порт, что и датчик температуры (такое, на первый взгляд, странное решение объясняется принадлежностью обоих элементов к одному общему протоколу Microlan). Далее всё понятно. Монтёрам и другому персоналу выдаются обычные электронные ЧИП-ключи, которые прикладываются к считывателю сразу после открывания двери шкафа. Код ключа считывается контроллером КУБ-Нано и передаётся в ДЦ. А далее в работу вступает наше ПО.
  

Всё просто, понятно и немного скучно.

• GPS-авторизация гораздо оригинальнее. Персоналу выдаются специализированные устройства (трекеры), совмещающие в себе функции мобильного телефона и GPS/GPRS передатчика местонахождения субъекта (фото 4). С трекерами взаимодействует специальная подпрограмма, входящая в состав нашего ПО Диспетчерского Центра. Субъект, приблизившись к месту будущих работ (но ещё находясь на открытой местности, в зоне уверенного приёма сигналов со спутников), предварительно авторизуется в системе. Далее система окончательно «привяжет» человека к объекту, соотнеся вскрытую дверь с предварительно зафиксированной отметкой. Приведённый способ авторизации намного современнее и гораздо дешевле, чем классический. Ведь два-три десятка трекеров заменяют собой многие тысячи считывателей.
  

Примечание. Вам кажется, что описанная технология авторизации отдаёт фантастикой? Но согласитесь, она изящна и устремлена в будущее. А ведь срок эксплуатации шкафов FTTВ – не год и не два. Советуем подумать об этом.

Фото 4. Трекер

Итак, что «В СУХОМ ОСТАТКЕ»… комплектность и цена изделия.

Самая минимальная комплектность изделия – это:

• Основной модуль КУБ-Нано;
  
• Адаптер электропитания на ~220 Вольт;
  
• Герконовый или концевой датчик вскрытия.
  

В такой комплектности будут обеспечены следующие функции изделия:

• Контроль вскрытия;
  
• Контроль температуры;
  
• Снятие показаний со счётчика электроэнергии;
  
• Мониторинг ИБП.
  

Данный набор функций является уникальным и не предлагается ни одним из известных нам производителей. С нашей точки зрения он абсолютно достаточен для качественной эксплуатации оборудования. КУБ-Нано в данной комплектации дешевле, чем КУБ-Микро на 30%.

Опциональные компоненты изделия – это:

• Блок реле БР1 (если есть потребность в обеспечении принудительной перезагрузки оборудования шкафа);
  
• Датчик вибрации (если очень хочется заранее знать о попытке хищения шкафа);
  
• ЧИП-считыватель или трекер (если нужна авторизация).
  

КУБ-Нано передаёт данные в ДЦ по каналу связи Ethernet и поддерживает 2 протокола - внутренний протокол «Технотроникс» (TCP/IP) и общепринятый стандартный протокол SNMP, который позволяет передавать данные в любое программное обеспечение на базе SNMP.

Вот, пожалуй, и всё о нашем новом детище. Просим благосклонно принять его в когорту других решений «Технотроникса», работающих на благо отрасли.

---

^* Наша система поддерживает ИБП EngPower 600 VA (в стоечном исполнении), ИБП Ippon Back Power 600. Возможна работа с другими ИБП, совместимыми с программным протоколом Megatec.