vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2018-45-3-94-102vdgtu-594Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕTECHNICAL SCIENCE. COMPUTER SCIENCE, COMPUTER ENGINEERING AND MANAGEMENTКАЛИБРОВКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА ПО СЕТИ WI-FI С ПОМОЩЬЮ WEB-БРАУЗЕРАCALIBRATION OF ULTRASONIC FLOWMETER FOR WI-FI NETWORK WITH THE HELP OF WEB BROWSERВеличкоМ. А.VelichkoM. A.

308007, Белгородская область, г. Белгород, ул. Студенческая, 14.

Максим Андреевич Величко – кандидат физико-математических наук, доцент.

14 Student Str., Belgorod region, Belgorod 3308007.

Maxim A. Velichko – Cand. Sci. (Physical and Mathematical), Assoc.Prof.

maxvel@inbox.ruГладкихЮ. П.GladkikhYu. P.

308007, Белгородская область, г. Белгород, ул. Студенческая, 14.

Гладких Юлия Петровна – кандидат физико-математических наук, доцент.

 

14 Student Str., Belgorod region, Belgorod 3308007.

Yulia P. Gladkikh – Cand. Sci. (Physical and Mathematical), Assoc.Prof.

Gladkikh@bsu.edu.ruСатлерО. Н.SatlerO. N.

308007, Белгородская область, г. Белгород, ул. Студенческая, 14.

Сатлер Ольга Николаевна – кандидат технических наук, доцент.

14 Student Str., Belgorod region, Belgorod 3308007.

Olga N. Satler – Cand. Sci. ((Technical), Assoc.Prof.

Satler@bsu.edu.ruБелгородский государственный национальный исследовательский университет.РоссияBelgorod State National Research University.Russian Federation20181205201945394102Copyright © Величко М.А., Гладких Ю.П., Сатлер О.Н., 20192019Величко М.А., Гладких Ю.П., Сатлер О.Н.Velichko M.A., Gladkikh Y.P., Satler O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/594Цель

Цель. Цель работы заключалась в изменении способа передачи сигнала, содержащего метрологическую информацию, от промышленного времяимпульсного ультразвукового расходомера газа на вычислительное устройство (ВУ). Планировалось расширить спектр устройств, выступающих в качестве вычислителей расхода газа. Планировалась разработка аппаратно-программного комплекса (АПК) для проведения автоматической калибровки/поверки ультразвуковых расходомеров. Указанный АПК должен был одинаково хорошо работать в различных операционных системах. Обмен информацией между ВУ и расходомером должен был осуществляться по беспроводной связи.

Метод

Метод. В качестве протокола беспроводной связи был использован протокол Wi-Fi. Микроконтроллером для обеспечения функционала Wi-Fi был выбран энергоэффективный контроллер ESP8266. Плата ESP8266 выступала в роли точки доступа Wi-Fi сети, к которой для обмена данными подключалось ВУ. Микроконтроллер ESP8266 также служил HTTP сервером. Обмен метрологической и прочей информацией осуществлялся методом GET-запросов. Учитывая необходимость проведения непрерывных измерений расхода и одновременного общения пользователя с расходомером, запросы серверу передавались с помощью технологии AJAX. Программная часть АПК состояла из 3 программ: программы, осуществляющей измерение расхода и передающей информацию далее в микроконтроллер ESP8266, серверной программы, записанной в ESP8266, обеспечивающей ответ на запросы пользователей ВУ, и клиентской программы, установленной на ВУ. В статье рассмотрены ключевые моменты работы АПК.

Результат

Результат. В результате выполнения данной работы был переработан АПК для проведения калибровки/поверки ультразвуковых расходомеров газа. Впервые этот процесс для промышленных расходомеров был реализован с помощью Wi-Fi контроллера ESP8266 в качестве точки доступа. В качестве ВУ стало возможно использовать любой стационарный или портативный компьютер или мобильное устройство с современным браузером.

Вывод

Вывод. Предложенный в работе метод существенно упростил обмен данными между вычислительным устройством и расходомером, удешевил процесс создания ПО благодаря единому для различных операционных систем подходу.

Objectives

Objectives. The purpose of the work was to change the method of signal transmission containing metrological information from industrial time-pulse ultrasonic gas flow meter to a compu-ting device (CD). It was planned to expand the range of devices serving as gas flow calculators. A hardware-software complex (HSC) for automatic calibration / verification of ultrasonic flowmeters was to be developed. This HSC should work equally well on different operating systems. The information exchange between the CD and the flowmeter was to be carried out wirelessly.

Method

Method. The Wi-Fi Pro-tocol was used as a wireless Protocol. The energy-efficient ESP8266 controller was chosen as micro-controller to provide the functionality of Wi-Fi. The ESP8266 board acted as a Wi-Fi access point on the network to which CD was connected for data exchange. The ESP8266 microcontroller also served as a HTTP server. Exchange of metrological and other information was carried out by GET-requests. Given the need for continuous flow measurements and simultaneous communication between the user and the flow meter, requests to the server were transmitted using AJAX technology. The software part of the APK consisted of 3 programs: a program that measured the flow and transmitted the information further to the ESP8266 microcontroller, a server program recorded in ESP8266, providing a response to the requests of CD users, and the client program installed on the CD. The article discusses the key points of the HSC.

Result

Result. As a result of this work, the HSC was processed for calibration/verification of ultrasonic gas flow meters. For the first time this process for industrial flow meters was implemented using the ESP8266Wi-Fi controller as an access point. As a WU, it became possible to use any desktop or laptop computer or mobile device with a modern browser.

Conclusion

Conclusion. The method proposed in the paper significantly simplified the data exchange between the VU and the flowmeter, reduced the cost of software development due to the common approach for different operating systems.

ультразвуковой расходомерHTTPUARTWi-FiмикроконтроллерESP8266Arduinoultrasonic flowmeterHTTPUARTwifiMSUESP8266ArduinoReferencesВеличко М.А., Гладких Ю.П., Сатлер О.Н., Нигматуллин М.Ю. Разработка программно-технического комплекса для создания и последующего мониторинга карты тепловых потерь зданий и сооружений с помощью беспилотных летательных аппаратов // Успехи современной науки. – 2017. – том 4, №1. - C. 96-98.Velichko M.A., Gladkikh YU.P., Satler O.N., Nigmatullin M.YU. Razrabotka programmno-tekhnicheskogo kompleksa dlya sozdaniya i posleduyushchego monitoringa karty teplovykh poter' zdaniy i so-oruzheniy s pomoshch'yu bespilotnykh letatel'nykh apparatov // Uspekhi sovremennoy nauki. – 2017. – tom 4, №1. - C. 96-98. [Velichko M. A., Gladkikh, Yu. P., Sutler O. N., Nigmatullin, M. Y. Development of software and hardware com-plex for creation and subsequent monitoring card of thermal losses of buildings and structures with unmanned aerial vehicles // Advances of modern science. – 2017. – vol. 4, No. 1. - P. 96-98. (In Russ)]Величко М.А., Гладких Ю.П., Сатлер О.Н. Использование дрона в качестве точки доступа Wi-Fi в процессе создания энергетической карты местности // Успехи современной науки. 2017. Т. 1. № 5. С. 78-80.Velichko M.A., Gladkikh YU.P., Satler O.N. Ispol'zovaniye drona v kachestve tochki dostupa Wi-Fi v protsesse sozdaniya energeticheskoy karty mestnosti // Uspekhi sovremennoy nauki. 2017. T. 1. № 5. S. 78-80. [Velichko M. A., Gladkikh, Yu. P., Sutler O. N. The use of drone as a point of access Wi-Fi in the process of creating energy maps // Advances of modern science. 2017. Vol. 1. No. 5. P. 78-80. (In Russ)]Гершман Э.М., Пругло С.Д., Фафурин А.В., Явкин В.Б. Оценка погрешности измерения расхода ультразвуковым расходомером в потоке с неоднородным распределением скорости звука // Труды Академэнерго. 2015. № 3. С. 7-16.Gershman E.M., Pruglo S.D., Fafurin A.V., Yavkin V.B. Otsenka pogreshnosti izmereniya raskhoda ul'trazvu-kovym raskhodomerom v potoke s neodnorodnym raspredeleniyem skorosti zvuka // Trudy Akadem-energo. 2015. № 3. S. 7-16. [Gershman, E. M., D. S. Pruglo, Fafurin V. A., V. B. Yavkin Estimation of error of flow measurement by ultrasonic flowmeter in the flow with inhomogeneous distribution of the speed of sound // transactions of aca-demenergo. 2015. No. 3. Pp. 7-16. (In Russ)]Кузнецов Е. Ультразвуковые расходомеры // Сборник: Шаг в науку материалы VI региональной научно-образовательной конференции. 2016. С. 70-71.Kuznetsov Ye. Ul'trazvukovyye raskhodomery // Sbornik: Shag v nauku materialy VI regional'noy nauchno-obra-zovatel'noy konferentsii. 2016. S. 70-71. [Kuznetsov E. Ultrasonic flowmeters // Collection: Step into science pro-ceedings of the VI regional scientific-educational conference. 2016. P.70-71. (In Russ)]Фафурин В.А., Яценко И.А., Фефелов В.В., Сабирзянов А.Н. Расчет метрологических характеристик ультразвуковых расходомеров // Законодательная и прикладная метрология. 2010. № 3 (106). С. 45-47.Fafurin V.A., Yatsenko I.A., Fefelov V.V., Sabirzyanov A.N. Raschet metrologicheskikh kharakteristik ul'trazvu-kovykh raskhodomerov // Zakonodatel'naya i prikladnaya metrologiya. 2010. № 3 (106). S. 45-47. [Fafurin V. A., Yatsenko I. A., Fefelov V. V., Sabirzyanov A. N. The calculation of the metrological characteristics of the ultrasonic flowmeter // Legislative and applied Metrology. 2010. № 3 (106). P. 45-47.Тихонов А.И., Краев В.М. Инвестиционный потенциал рынка беспилотных летательных аппаратов // Современный ученый. 2017. Т. 1. № 1. С. 42-46.Tikhonov A.I., Krayev V.M. Investitsionnyy potentsial rynka bespilotnykh letatel'nykh apparatov // Sovremennyy uchenyy. 2017. T. 1. № 1. S. 42-46. [Tikhonov A. I., Kraev V. M. the Investment potential of the market of un-manned aerial vehicles // Modern scientist. 2017. Vol. 1. No. 1. P. 42-46. (In Russ)]Абукова Л.А., Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А Цифровая модернизация нефтегазового комплекса России // Нефтяное хозяйство. 2017. № 10. С. 54-58.Abukova L.A., Dmitriyevskiy A.N., Yeremin N.A Tsifrovaya modernizatsiya neftegazovogo kompleksa Rossii // Neftyanoye khozyaystvo. 2017. № 10. S. 54-58. [Abukova L. A., Dmitrievsky A. N., Eremin, N.A. Digital mod-ernization of oil and gas complex of Russia // Oil industry. 2017. No. 10. S. 54-58. (In Russ)]Воронин К.С., Авад М.А. Усовершенствование систем измерения количества нефти и нефтепродуктов путем переоснащения узлов учета ультразвуковыми расходомерами // В сборнике: Проблемы функционирования систем транспорта. Материалы Международной научно-практической конференции. 2010. С. 69-72.Voronin K.S., Avad M.A. Usovershenstvovaniye sistem izmereniya kolichestva nefti i nefteproduktov putem pere-osnashcheniya uzlov ucheta ul'trazvukovymi raskhodomerami // V sbornike: Problemy funktsionirovaniya sistem transporta. Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. 2010. S. 69-72. [Voronin K. S., Awad M. A. Improving the measurement of the amount of oil and oil products by retrofitting metering ultrasonic flow meters // In collection: problems of functioning of transport systems. Materials of International scientific-practical conference. 2010. PP. 69-72. (In Russ)]Богуш М.В., Кузьмичева Е.В., Пикалев Э.Ж., Богуш A.M. Пьезоэлектрические акустические преобразователи и ультразвуковые расходомеры на их основе // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2010. № 2. С. 21-24.Bogush M.V., Kuz'micheva Ye.V., Pikalev E.ZH., Bogush A.M. P'yezoelektricheskiye akusticheskiye preobra-zovate-li i ul'trazvukovyye raskhodomery na ikh osnove // Avtomatizatsiya, telemekhanizatsiya i svyaz' v neftyanoy pro-myshlennosti. 2010. № 2. S. 21-24. [Bogush M. V., Kuzmicheva E. V., Pikulev E. F., Bogusz A. M. Piezoelec-tric acoustic transducers and ultrasonic flow meters based on them // automation, telemechanization and communi-cation in oil industry. 2010. No. 2. S. 21-24. (In Russ)]Гришанова И.А., Покрас И.С. Усовершенствование ультразвуковых расходомеров // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2010. № 10 (106). С. 54-57.Grishanova I.A., Pokras I.S. Usovershenstvovaniye ul'trazvukovykh raskhodomerov // Santekhnika, otople-niye, konditsionirovaniye. 2010. № 10 (106). S. 54-57. [Grishanova A. I., Pokras I. S. Improvement of ultrasonic flow-meters // Plumbing, heating, air conditioning. 2010. No. 10 (106). P. 54-57. (In Russ)]Sun J., Lin W., Zhang C., Shen Z., Zhang H. Time Delay Estimation In The Ultrasonic Flowmeter in The Oil Well // В сборнике: Physics Procedia International Congress on Ultrasonics, ICU 2009. Сер. "International Congress on Ultrasonics, ICU 2009" Santiago, 2010. рр. 781-788.Sun J., Lin W., Zhang C., Shen Z., Zhang H. Time Delay Estimation In The Ultrasonic Flowmeter in The Oil Well // In the book: Physics Procedia, International Congress on Ultrasonics, ICU 2009. Ser. "International Congress on Ultrasonics, ICU 2009" Santiago, 2010. P. 781-788.Luca A., Marchiano R., Chassaing J.-C. Numeric Simulation Of Transit-Time Ultrasonic Flowmeters By A Direct Approach // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2016. Т. 63. № 6. рр. 886-897.Luca A., Marchiano R., Chassaing J.-C. Numeric Simulation Of Transit-Time Ultrasonic Flowmeters By A Direct Approach // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2016. T. 63. No. 6. рр. 886-897.Chang C.-Y., Kuo C.-H., Chen J.-C., Wang T.-C. Design And Implementation of An IoT Access Point For Smart Home // Applied Sciences (Switzerland). 2015. Т. 5. № 4. рр. 1882-1903.Chang C.-Y., Kuo C.-H., Chen J.-C., Wang T.-C. Design And Implementation of An IoT Access Point For Smart Home // Applied Sciences (Switzerland). 2015. Vol. 5. No. 4. рр. 1882-1903.Verton D. New Risk For Wireless Access Points // Computerworld. 2002. Т. 36. № 34. рр. 1-2.Verton D. New Risk For Wireless Access Points // Computerworld. 2002. Vol. 36. No. 34. S. 1-2.Rhee Y.Ju., Kim J.B., Kim G.Ho., Yi S.H., Kim T.Yu. Efficient Connection Management For Web Applications // Lecture Notes in Computer Science. 2002. Т. 2468. рр. 54-63.Rhee Y. Ju., Kim J. B., Kim G. Ho., Yi S. H., Kim T. Yu. Efficient Connection Management For Web Applications // Lecture Notes in Computer Science. 2002. T. 2468. рр. 54-63.Рева И.Л., Богданов А.А., Малахова Е.А. Применение точек доступа Wi-Fi для регистрации движения на объекте // Новосибирский государственный технический университет. 2017. №3(68). С. 104-125.Reva I.L., Bogdanov A.A., Malakhova Ye.A. Primeneniye tochek dostupa Wi-Fi dlya registratsii dvizheniya na ob"yekte // Novosibirskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet. 2017. №3(68). S. 104-125. [ Reva I. L., Bog-danov A. A., Malakhova E. A. application of Wi-Fi access points for traffic registration at the facility // Novosibirsk state technical University. 2017. №3 (68). рр. 104-125. (In Russ)]Bankov D., Khorov E., Lyakhov A., Stepanova E. Fast Centralized Authentication in WI-FI Halow Networks //2017 Ieee International Conference on Communications, ICC. 2017. C.1167-1173.Bankov D., Khorov E., Lyakhov A., Stepanova E. Fast Centralized Authentication in WI-FI Halow Networks // 2017 Ieee International Conference on Communications, ICC. 2017. рр. 1167-1173Raschella A., Bouhafs F., Mackay M., Shi Q., Seyedebrahimi M. Quality Of Service Oriented Access Point Selec-tion Framework For Large WI-FI Networks // IEEE Transactions on Network and Service Management. 2017. Т. 14. № 2. С. 441-455.Raschella A., Bouhafs F., Mackay M., Shi Q., Seyedebrahimi M. Quality Of Service Oriented Access Point Selec-tion Framework For Large WI-FI Networks // IEEE Transactions on Network and Service Management. 2017. Т. 14. № 2. С. 441-455.Mikhalevskiy D., Naugolnykh E., Melnykh V. Traffic Transfer In WI-FI Networks While Switching Between Access Points // Modern scientific research and their practical application. 2014. Т. 21410. С. 161-165.Mikhalevskiy D., Naugolnykh E., Melnykh V. Traffic Transfer In WI-FI Networks While Switching Between Ac-cess Points // Modern scientific research and their practical application. 2014. Т. 21410. рр. 161-165.Глушнев В.Д., Панов М.М. Тенденции совершенствования современных ультразвуковых расходомеров // Вестник Московского энергетического института. 2018. № 3. С. 94-100.Glushnev V. D., Panov M. M. trends of improvement of modern ultrasonic flowmeters / / Bulletin of the Moscow power engineering Institute. 2018. No. 3. рр. 94-100.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.