Проектирование и реализация системы дистанционного управления: выдвижной GSM-модуль для шлагбаума

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические и нормативно-правовые аспекты функционирования систем дистанционного управления в РФ

1.1. Принципы построения систем сотовой связи и их интеграция в исполнительные механизмы СКУД

1.2. Анализ нормативной базы и требований ГКРЧ к оконечным устройствам мобильной связи

1.3. Обзор современной элементной базы для производства электронных приборов в России

Глава 2. Инженерно-технологическое обеспечение проектирования и эксплуатации GSM-модуля

2.1. Обоснование выбора схемотехнических решений и расчет параметров системы питания устройства

2.2. Разработка технологического процесса монтажа и контроля качества сборки электронного узла

2.3. Организация системы технического обслуживания и методика поиска неисправностей в блоке управления

Глава 3. Экспериментальное исследование и оценка эффективности разработанной системы

3.1. Методика испытаний и измерительное оборудование

3.2. Сравнительный анализ эффективности в условиях воздействия помех и затенения

3.3. Расчет надежности и экономической эффективности

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Проектирование и реализация системы дистанционного управления: выдвижной GSM модуль для шлагбаума с дистанционным управлением

Специальность: 11.02.16 Монтаж, техническое обслуживание и ремонт электронных приборов и устройств

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования определяется возрастающими требованиями к автоматизации систем контроля и управления доступом (СКУД) на территории Российской Федерации в условиях цифровизации инфраструктуры и развития технологий умных городов. Системы дистанционного управления исполнительными механизмами на базе сотовых сетей связи GSM/GPRS/LTE приобретают критическое значение для обеспечения оперативного контроля доступа на охраняемые территории промышленных предприятий, коммерческих объектов, жилых комплексов и транспортной инфраструктуры. Применение модульных GSM-устройств позволяет модернизировать существующие шлагбаумы без полной замены оборудования, обеспечивая экономическую эффективность технического переоснащения объектов.

В современных условиях импортозамещения в радиоэлектронной промышленности России особую значимость приобретает разработка отечественных технических решений в области встраиваемых систем управления на базе доступной элементной базы. Российские предприятия радиоэлектронного профиля, входящие в состав госкорпорации «Ростех» и объединенной структуры «Росэлектроника», активно развивают производство компонентов для систем автоматизации и телемеханики. Проектирование выдвижных GSM-модулей для интеграции с исполнительными механизмами СКУД представляет собой актуальную задачу, требующую комплексного подхода к схемотехническому проектированию, технологии монтажа радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и организации технического обслуживания.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области схемотехники встраиваемых систем, технологий поверхностного монтажа электронных компонентов и методов диагностики радиоэлектронной аппаратуры. Работы российских ученых из профильных учебных заведений – МИРЭА (Российский технологический университет), СПбГЭТУ «ЛЭТИ», МТУСИ – формируют теоретическую базу для разработки систем телемеханики и дистанционного управления. Вместе с тем, специфические вопросы проектирования выдвижных конструктивов для модернизации существующих систем СКУД, адаптированных к российским условиям эксплуатации и нормативным требованиям ГКРЧ к оконечным устройствам мобильной связи, требуют дополнительного исследования и практической апробации.

Практическая значимость разработки определяется возможностью создания технического решения, обеспечивающего дистанционное управление шлагбаумом посредством сотовой сети с минимальными изменениями в существующей конструкции исполнительного механизма. Выдвижная конструкция модуля позволяет осуществлять оперативное техническое обслуживание, диагностику и ремонт электронного блока без демонтажа всей системы управления, что критически важно для объектов с непрерывным режимом функционирования.

Цель выпускной квалификационной работы – разработка выдвижного GSM-модуля для системы дистанционного управления шлагбаумом с обоснованием схемотехнических решений, технологического процесса монтажа и регламента технического обслуживания.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

• изучить принципы функционирования систем сотовой связи и их интеграцию в исполнительные механизмы СКУД;
• проанализировать нормативно-правовую базу и требования ГКРЧ к оконечным устройствам мобильной связи в Российской Федерации;
• провести обзор современной элементной базы для производства электронных приборов, доступной на российском рынке;
• обосновать выбор схемотехнических решений и выполнить расчет параметров системы питания устройства;
• разработать технологический процесс монтажа и контроля качества сборки электронного узла в соответствии с требованиями стандартов ЕСТД;
• разработать регламент технического обслуживания и методику поиска неисправностей в блоке управления.

Объектом исследования выступает система дистанционного управления шлагбаумом на базе технологий сотовой связи.

Предметом исследования являются технические параметры, схемотехнические решения, технологические процессы монтажа и методы технического обслуживания выдвижного GSM-модуля для интеграции в систему управления шлагбаумом.

Методологическая база исследования включает теоретические основы схемотехники аналоговых и цифровых электронных устройств, принципы построения систем сотовой связи стандарта GSM, методы расчета параметров источников питания и стабилизаторов напряжения. Инструментальная база основывается на применении контрольно-измерительного оборудования для диагностики радиоэлектронной аппаратуры: мультиметров, осциллографов, анализаторов спектра, измерителей мощности радиосигнала. Нормативно-техническая база сформирована требованиями ГОСТ Р 54429-2011 по монтажу печатных узлов, стандарта IPC-A-610 (в российском применении) по критериям приемки электронных сборок, ГОСТ Р 51318.22-2006 по требованиям к радиооборудованию, решений ГКРЧ по использованию радиочастотного спектра, технологической документации по ЕСТД (ГОСТ 3.1001-2011).

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к проектированию выдвижного конструктива GSM-модуля, обеспечивающего модульность системы, упрощение процедур технического обслуживания и ремонта без нарушения функционирования основного оборудования СКУД. Разработаны технические решения по интеграции модуля с различными типами приводов шлагбаумов, эксплуатируемых на территории РФ.

Теоретическая значимость исследования состоит в систематизации требований нормативно-технической базы Российской Федерации к оконечным устройствам мобильной связи, встраиваемым в системы телемеханики, а также в адаптации методик расчета параметров электронных схем применительно к специфике систем дистанционного управления исполнительными механизмами.

…