Беспроводной датчик и способ беспроводной передачи измеренного физического параметра

БЕСПРОВОДНОЙ ДАТЧИК И СПОСОБ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИЗМЕРЕННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА Предложен беспроводной датчик вибрации с возможностью подключения к распределенной промышленной системе (50) управления, включающей беспроводную сеть (27), с целью передачи параметров процесса или информации управления. Беспроводной датчик вибрации включает по меньшей мере один датчик (10), беспроводной радиопередатчик (14) и основание (1),предназначенное для надежной установки указанного беспроводного датчика вибрации на оборудовании (М) или конструкции. Беспроводной датчик содержит батарею и устройство хранения энергии. Также описан способ питания беспроводного датчика в течение циклов активности. Область техники Настоящее изобретение относится к датчику, оснащенному беспроводным приемопередатчиком. В частности, изобретение относится к беспроводному датчику, предназначенному для контроля вибрации машин. Настоящее изобретение может с наибольшей выгодой применяться для контроля работы машин в условиях возможного присутствия горючих или взрывоопасных газов. Предшествующий уровень техники Системы управления промышленными установками, например распределенные системы управления (distributed control system, DCS) или промышленные системы управления могут содержать значительное число промышленных устройств, например датчиков и измерительных приборов. Такие устройства различного назначения соединяются с одним или несколькими диспетчерскими пунктами и компьютерной системой, которые, как правило, есть в промышленных установках, посредством одной или нескольких сетей передачи данных, например, посредством промышленной шины. Сети передачи данных могут содержать как проводные, так и беспроводные линии связи. Указанными выше промышленными устройствами могут быть датчики различных типов, например датчики вибрации, датчики давления, датчики температуры, а также устройства, содержащие исполнительные механизмы, например привод клапана, соленоид, выключатель или переключатель и т.п. Каждое промышленное устройство, например,беспроводной датчик, для выполнения заданной функции, например контроля определенного механизма,должно быть соответствующим образом настроено. С этой целью каждому беспроводному датчику или промышленному устройству, размещенному в определенном месте, обычно присваивают идентификатор, используемый в системе управления или в DCS. Беспроводной датчик также может иметь идентификатор, используемый в беспроводной сети. Как правило, сети беспроводных датчиков (WSN, Wireless Sensor Networks) используются для сбора из каждого узла сети одного-двух байтов информации (к примеру, значения температуры). Вибрация,однако, представляет собой явление, более сложное для контроля с использованием беспроводной связи,поскольку для анализа вибрации требуется значительный объем данных (например, 4 или 8 кбайт). Важным техническим требованием, предъявляемым к беспроводному датчику, является величина его энергопотребления. Для датчиков, получающих питание не от электросети или другого подобного источника,а от автономного источника, например от батареи или топливного элемента, критически важными являются характеристики энергоотдачи источника питания и срок его службы до замены. Чтобы обеспечивать срок службы батареи до замены 1 год и более, энергопотребление должно быть достаточно низким. В патенте US7424403 "Low power vibration sensor and wireless transmitter system sensor and wirelesstransmitter system" ("Датчик вибрации с малым энергопотреблением, датчик системы беспроводной передачи и система беспроводной передачи"), принадлежащем компании CSI Technology Inc., описана система датчиков для измерения параметров машины, в том числе параметров вибрации, формирующая динамически меняющиеся сигналы, характеризующие измеряемые параметры. Система преобразует сигналы в цифровой формат, выполняет их цифровую фильтрацию и обработку. Процессор 20, предпочтительно цифровой сигнальный процессор (digital signal processor, DSP), по заранее определенному набору точек данных цифрового сигнала определяет несколько уровней. Процессор определяет наибольшее значение уровня и вычисляет истинное среднеквадратичное значение. Указанные наибольший уровень и среднеквадратичное значение с использованием беспроводной связи передаются модулем связи данной системы в сеть управления. Источник питания системы и источник питания модуля связи разделены и рассчитаны на работу с малой потребляемой мощностью. Подачей питания от батареи в измерительную систему, не включающую указанный модуль связи, управляет процессор 20. Однако недостатками указанного подхода являются потребность в дополнительной памяти для анализа данных измерений в процессоре датчика перед беспроводной передачей, наличие определенных задержек, потребность в дополнительной вычислительной мощности и большее потребление электрической энергии от батареи. Указанные недостатки часто проявляются при ручном запросе выборки данных оператором, которому приходится дожидаться получения обработанного результата. В таких системах, как установки для добычи и переработки нефти, нефтепродуктов и/или газа, в которых возможно наличие взрывоопасных испарений, во избежание пожаров и взрывов критически важно обеспечить соответствие оборудования требованиям стандартов. Например, европейский стандарт АТЕХ(Appareils destines a etre utilises en ATmospheres EXplosibles, Аппаратура, предназначенная для использования во взрывоопасной атмосфере), согласующийся с директивой по оборудованию 94/9/ЕС, регулирует такой аспект, как недопущение возможности для оборудования стать источником воспламенения. Все оборудование должно находиться в закрытых корпусах, не допускающих контакта оборудования с газами и т.п. при нормальной эксплуатации. В стандарте АТЕХ также содержится требование, согласно которому компонент не должен иметь возможности нагреться до такой степени, чтобы стать причиной воспламенения взрывоопасного газа или паров как при нормальной эксплуатации, так и при возможном отказе. Например, отказ батареи с внутренним коротким замыканием не должен приводить к появлению источника воспламенения. Таким образом, к автономным беспроводным датчикам предъявляются противоречивые технические требования: иметь источник энергии с плотностью энергии, достаточной для питания датчика в течение длительного времени, но при этом не содержать компонентов, которые могут перегреться при нормальной эксплуатации или при отказе. Сущность изобретения Целью настоящего изобретения является устранение одного или нескольких вышеприведенных недостатков. Указанная и другие цели достигаются устройством, описываемым формулой настоящего изобретения. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается беспроводной датчик,предназначенный для соединения с беспроводной сетью с целью передачи измеренного физического параметра, включающий по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание, служащее для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, причем указанный беспроводной датчик дополнительно включает устройство хранения электрической энергии, выполненное с возможностью хранения электрической энергии, которую указанный независимый автономный источник питания подает с ограниченным уровнем мощности, и с возможностью подачи электрической энергии в указанный беспроводной передатчик с уровнем мощности, превосходящим указанный ограниченный уровень мощности. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается беспроводной датчик, предназначенный для соединения с беспроводной сетью с целью передачи измеренного физического параметра, включающий по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание, служащее для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, дополнительно включающий процессор обработки аналогового сигнала и по меньшей мере один другой процессор. В еще одном варианте осуществления беспроводной датчик включает процессор обработки аналогового сигнала и по меньшей мере два других процессора. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается беспроводной датчик, предназначенный для соединения с беспроводной сетью с целью передачи измеренного физического параметра, включающий по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание, служащее для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, причем указанный беспроводной передатчик выполнен с возможностью осуществления беспроводной связи с другими датчиками или устройствами в беспроводной сети, организованной как сеть ячеистой топологии. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается беспроводной датчик, предназначенный для соединения с беспроводной сетью с целью передачи измеренного физического параметра, включающий по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание, служащее для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, причем указанный беспроводной передатчик выполнен с возможностью непрерывного получения питания и с возможностью мониторинга запросов, передаваемых посредством беспроводной связи другими датчиками или устройствами в беспроводной сети. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается беспроводной датчик, предназначенный для соединения с беспроводной сетью с целью передачи измеренного физического параметра, включающий по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание, служащее для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, причем указанный беспроводной датчик дополнительно включает устройство хранения электрической энергии, выполненное с возможностью хранения электрической энергии, которую указанный независимый автономный источник питания подает с ограниченным уровнем мощности, причем устройство хранения электрической энергии беспроводного датчика включает один или более конденсаторов. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается беспроводной датчик, предназначенный для соединения с беспроводной сетью с целью передачи измеренного физического параметра, включающий по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание, служащее для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, причем указанное основание изготовлено из металла и дополнительно снабжено крепежным устройством, служащим для крепления беспроводного датчика к машине или иной конструкции. Указанное металлическое основание обеспечивает прочное крепление и высокую теплоемкость или теплоотвод в случае перегрева какого-либо компонента беспроводного датчика вследствие отказа. В еще одном варианте осуществления основание,изготовленное из металла, дополнительно снабжено несколькими поверхностями приема нагрузки, служащими для приложения усилия затяжки к основанию и крепления указанного беспроводного датчика к машине или иной конструкции с заранее определенным усилием затяжки. Это обеспечивает должную передачу вибрации на датчик. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается беспроводной датчик, предназначенный для соединения с беспроводной сетью с целью передачи измеренного физического параметра, включающий по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радио-2 021718 передатчик, независимый автономный источник питания и основание, служащее для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, причем указанный беспроводной датчик дополнительно включает верхнюю крышку, которая полностью закрывает как расположенные внутри компоненты, так и прилегающее металлическое основание, причем указанная верхняя крышка содержит переключатель и светодиодный индикатор и охватывает беспроводной радиопередатчик и нижележащие части таким образом, что на наружной поверхности указанного беспроводного датчика нет никаких коммуникационных портов или электрических соединителей. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения беспроводной датчик включает верхнюю крышку, изготовленную из материала, прозрачного для радиоволн, которая полностью закрывает расположенные внутри компоненты и прилегающее металлическое основание, и выполнена с возможностью выдерживать нагрузку по меньшей мере 100 кг. Беспроводной датчик содержит два или более отдельных процессора с малым энергопотреблением,предпочтительно три процессора. Беспроводной радиочастотный приемопередатчик содержит специализированный процессор связи, флэш-память и радиочастотный приемопередатчик. Два других процессора или контроллера с малым энергопотреблением используются для сэмплирования аналогового сигнала с высоким разрешением и низким уровнем шума. Беспроводной датчик вибрации работает в течение короткого периода, потребляя при этом энергию батареи, за которым следует длительный период, который может продолжаться дни и недели, в течение которого энергия не потребляется. Батареи с большим сроком службы, например, батареи на основе лития, характеризуются определенным временем выхода на рабочий режим, задержкой при включении, то есть после включения батарея начинает отдавать энергию с некоторой задержкой. В соответствии с настоящим изобретением указанный недостаток преодолевается путем использования устройства хранения энергии или нормализации электропитания, устраняющего задержку отдачи энергии литиевой батареей,например, конденсатора. Поскольку для соответствия требованиям АТЕХ напряжение, которое может выдавать батарея, ограничивается предохранительными резисторами, выдаваемое напряжение недостаточно для питания беспроводного приемопередатчика. Устройство хранения энергии или конденсатор компенсирует указанное ограничение напряжения и обеспечивает мощность, достаточную для функционирования беспроводного приемопередатчика. Низкое энергопотребление обеспечивает длительный срок службы батареи. Благодаря малому энергопотреблению и ограничению напряжения автономный беспроводной датчик вибрации может соответствовать нормативам, например стандарту АТЕХ, и может применяться в средах, где возможно появление потенциально взрывоопасных газов или паров. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ измерения физических параметров оборудования или конструкции посредством беспроводного датчика, предназначенного для соединения с беспроводной сетью с целью передачи данных об измеренном физическом параметре, причем указанный беспроводной датчик включает по меньшей мере один датчик вибрации,процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, при этом измерение данных физического параметра и передача данных, зависящих от измеренных параметров, осуществляется беспроводным датчиком в течение цикла активности, причем указанный способ включает прием беспроводным приемопередатчиком запроса данных от другого узла беспроводной сети, управляемого главной станцией; подачу энергии в беспроводной приемопередатчик от устройства хранения электрической энергии, выполненного с возможностью хранения электрической энергии, которую указанный независимый автономный источник питания подает с ограниченным уровнем мощности, причем указанная подача энергии в беспроводной приемопередатчик происходит с уровнем мощности, в течение ограниченного времени превосходящим указанный ограниченный уровень мощности; обработку сигналов в двух или более процессорах; и передачу в беспроводную радиосеть необработанных данных физического параметра посредством беспроводного приемопередатчика. В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается система управления, снабженная беспроводной сетью для передачи данных процесса или информации управления, и по меньшей мере один беспроводной датчик, который включает по меньшей мере один датчик вибрации, процессор, беспроводной радиопередатчик, независимый автономный источник питания и основание для установки указанного беспроводного датчика на оборудовании или конструкции, причем указанный беспроводной датчик дополнительно включает устройство хранения электрической энергии, выполненное с возможностью хранения электрической энергии, которую указанный независимый автономный источник питания подает с ограниченным уровнем мощности, и с возможностью подачи электрической энергии в указанный беспроводной передатчик в течение цикла активности с уровнем мощности, превосходящим указанный ограниченный уровень мощности. Перечень фигур чертежей Более полное понимание способа и системы, предлагаемых настоящим изобретением, может быть достигнуто путем использования нижеследующего подробного описания совместно с сопровождающими чертежами, на которых на фиг. 1a-1d показаны схемы конструкции беспроводного датчика в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, при этом на фиг. 1 а показан внешний вид беспроводного датчика в сборе; на фиг. 1b показан вид сверху; на фиг. 1 с показан вид сбоку в разрезе, изображающий компоненты беспроводного датчика; на фиг. 1d показан вид на те же компоненты беспроводного датчика с другой стороны; на фиг. 2 показана функциональная схема предлагаемого в настоящем изобретении беспроводного датчика, показанного на фиг. 1, конкретнее, функциональная электрическая схема в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 3 показан предлагаемый в настоящем изобретении беспроводной датчик, показанный на фиг. 1, конкретнее, схема, на которой изображены несколько датчиков и беспроводная передача данных в промышленную систему управления с целью хранения и анализа, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 4 показана схема, в которой предлагаемый в настоящем изобретении беспроводной датчик,показанный на фиг. 1, используется в промышленной системе управления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 2 показана функциональная схема беспроводного датчика вибрации. Данный чертеж изображает измерительный преобразователь или датчик 10 вибрации, процессор 15 обработки аналогового сигнала и еще два процессора, которыми являются микропроцессор 16 со встроенным аналого-цифровым преобразователем и центральный процессор 17. На чертеже также показаны беспроводной приемопередатчик 14, антенна 5 и батарея 7 либо иной автономный источник питания. Последовательно с батареей 7 и другими компонентами, расположенными на печатной плате 19, включен резистор RS. Исходя из целей обеспечения безопасности, данный резистор должен быть предпочтительно тонкопленочного типа, поскольку в данном типе резисторов при отказе не возникает короткое замыкание. Указанный предохранительный резистор (резисторы) RS для обеспечения соответствия требованиям АТЕХ ограничивает максимальное напряжение, отбираемое от батареи компонентами, расположенными на печатной плате. Датчиком вибрации 10 предпочтительно служит акселерометр. Пригодным для данной цели датчиком (измерительным преобразователем) вибрации или акселерометром является пьезорезистивный мостовой измерительный преобразователь микроэлектромеханической (MEMS, Micro-Electro-MechanicalSystems) конструкции. Такой измерительный преобразователь преобразует вибрацию, например, шарикового подшипника в машине в электрический заряд, пропорциональный производной ускорения. Указанный заряд регистрируется и обрабатывается процессором 15 обработки аналогового сигнала, в результате чего формируются аналоговые сигналы, пропорциональные скорости вибрации (полоса частот от 10 Гц до 1 кГц) и огибающей вибрации (от 500 Гц до 10 кГц). Микроконтроллер 16 со встроенным сигма-дельта АЦП осуществляет выборку (сэмплирование) указанных сигналов скорости и огибающей с частотой порядка 2 кГц в двух потоках по 1 с, передаваемых в центральный процессор по шине I2C. Указанная операция выполняется при полном энергопотреблении и с полной скоростью. По завершении выборки и передачи данных питание процессора 15 обработки аналогового сигнала и микроконтроллера 16 со встроенным АЦП выключается. Указанные процессоры выполняют строго определенные функции. Они не выполняют общих функций, например, обслуживания памяти. Поэтому нет необходимости подавать на них питание вне тех очень коротких периодов времени, в течение которых указанные процессоры выполняют свои конкретные функции. Таким образом оптимизируется энергопотребление, сводясь к минимуму, необходимому для выполнения указанных функций. Еще одно преимущество использования специализированных процессоров состоит в том, что нет необходимости в наличии маломощного режима работы у процессора обработки аналогового сигнала и процессора с АЦП, поскольку, когда вибрация не измеряется, питание указанных процессоров полностью выключают. Аналогично, данные о температуре от датчика 11 температуры передаются через надежную последовательную шину передачи данных, предпочтительно, через последовательную компьютерную шину с множеством ведущих устройств, например, шину I2C. В качестве центрального процессора 17 используется предпочтительно микроконтроллер без цифрового сигнального процессора (Digital Signal Processor, DSP), например, выполненный с возможностью приема команд протокола HART микроконтроллер, выпускаемый компанией Texas Instruments. КомандыHART передаются, предпочтительно, с использованием шифрованного или иным образом защищенного транспортного уровня, например, уровня TTL (tunnel transport layer, туннельного транспортного уровня). Команды HART передаются из беспроводного радиочастотного приемопередатчика 14 в центральный процессор, который выполняет соответствующие функции. В качестве беспроводного радиочастотного приемопередатчика 14 используется, предпочтительно, микромодуль Dust Wireless Hart, выпускаемый компанией Dust Networks. Ответы на команды выдаются, предпочтительно, в соответствии с требованиями стандарта беспроводной передачи HART и содержат потоки выборок необработанных данных о скорости и огибающей вибрации, а также среднеквадратичное значение скорости, размах огибающей и температуру. Указанная величина температуры представляет собой температуру, измеренную датчиком 11, находящимся в основании 1 беспроводного датчика, которая по большей части определяется темпе-4 021718 ратурой машины или конструкции, на которой закреплен беспроводной датчик. Датчик не предназначен для регистрации температуры окружающей среды. С целью экономии энергии центральный процессор при отсутствии команд, подлежащих выполнению, переходит в режим с малым энергопотреблением. Также с целью экономии энергии предусмотрен лишь один низкочастотный тактовый генератор со стабилизацией частоты кристаллом. Все режимы работы определяются данным генератором. С целью выборки вибрационных данных генератор выводит микроконтроллер из режима неактивности, как правило, раз в сутки (данный интервал может быть задан посредством беспроводной связи). Для экономии энергии процессоры беспроводного датчика не выполняют никакой обработки данных, направленной на определение состояния подшипника или другого параметра, связанного с вибрацией. Архивные данные в беспроводном датчике не сохраняются; хранение,обработка и анализ данных выполняются в одном или нескольких компьютерах (см. ниже описание,ссылающееся на фиг. 3, 4). В течение фазы неактивности ("сна") вышеописанного цикла потребление тока близко к нулю. Однако беспроводной радиочастотный приемопередатчик 14 получает питание постоянно и выполнен с возможностью мониторинга (прослушивания) запросов, передаваемых посредством беспроводной связи из других датчиков, из шлюза 26 или иной главной станции, или из других устройств в сети 20 ячеистой топологии. Энергопотребление радиочасти в режиме мониторинга очень мало. Таким образом, циклы работы датчика состоят из коротких периодов обработки запросов при включенном питании и длительных периодов, в которых энергопотребление почти полностью отсутствует. Некоторые батареи, например батареи на основе лития, из-за отличия в скоростях химических реакций в начальный период имеют задержку выхода на рабочий режим, то есть для того, чтобы батарея начала отдавать номинальный ток,должно пройти некоторое время. Указанный недостаток преодолевается путем использования устройства нормализации электропитания, представляющего собой устройство хранения энергии. Дополнительный заряд в те периоды, когда литиевая батарея еще не может отдавать достаточный ток, обеспечивается батареей 18 конденсаторов. Таким образом, необходимое питание берется, по меньшей мере в начальном периоде, от конденсаторов, а не напрямую от батареи. Параметры конденсатора выбирают в пределах максимальных значений, определенных стандартом АТЕХ для зоны 0/1 (EN6007911) для максимального напряжения одноэлементной литиевой батареи (3,9 В). Резистор Rs между батареей (7) и батареей конденсаторов (18) ограничивает рассеяние энергии при отказе (коротком замыкании) в электронном компоненте, тем самым ограничивая рост температуры максимальным значением, допустимым в соответствии со стандартом. Единственным интерфейсом, через который беспроводной датчик WiMon100 осуществляет связь,является радиоинтерфейс, использующий протокол HART. Указанный датчик для соответствия требованиям АТЕХ выполнен в полностью закрытом корпусе, и пользователю запрещается открывать датчик. Благодаря использованию беспроводной связи беспроводной датчик WiMon100 не требует наличия коммуникационного порта или терминала и не имеет их. На фиг. 1 а показан внешний вид беспроводного датчика в сборе. На чертеже показан беспроводной датчик 9, включающий верхнюю часть или крышку 3, нижнюю часть 2 и основание 1. Верхняя часть или крышка 3 оборудована индикаторным источником света, представляющим собой светодиод 4 (светоизлучающий диод), и кнопкой 8 включения-выключения. Верхняя часть изготовлена из пластика или композитного материала, состав которого подобран так, чтобы материал не накапливал статических электрических зарядов и был прозрачным для радиоволн. Поскольку беспроводной датчик для соответствия требованиям АТЕХ должен обладать высокой надежностью, верхняя крышка 3, изготовленная из прозрачного для радиоволн пластика, выполнена с возможностью выдерживать нагрузку 100 кг для соответствия требованиям надежности. Для упрощения сборки верхняя крышка 3 выполнена с возможностью навертывания на основание, обеспечивая защиту датчика от воздействия струй воды в соответствии с,например, стандартом IP66. Крышка 3 включает встроенную кнопку 8 и светодиод 4. Форма и размеры крышки таковы, что диаметр крышки меньше размера подводимого сверху инструмента, который может быть использован для прикручивания беспроводного датчика на место установки, осуществляемого путем захвата датчика в сборе за металлическое основание 1 рожковым ключом, торцевым ключом, трубчатым торцевым ключом или иным инструментом. На основании 1 датчика предусмотрены поверхности 33, 34, 35 приема нагрузки, за которые можно захватить датчик. В нижней части беспроводного датчика имеется глухое отверстие 21 или полость с резьбой, предназначенное для наворачивания датчика на резьбовую шпильку или болт (не показаны). На фиг. 1b основание 1 показано имеющим простую шестигранную форму, представляющую собой, в сущности, шестигранную гайку с поверхностями 33, 34, 35 приема нагрузки, которые могут использоваться для захвата и прикручивания датчика рожковым ключом, торцевым ключом или ключом с механизированным приводом и для фиксации датчика путем его наворачивания на шпильку, болт или иной резьбовой элемент, надежно закрепленный на машине, подлежащей контролю. Наружная поверхность основания 1 имеет предпочтительно шесть плоских поверхностей, а углы образуемого ими шестигранника или иного многогранника стандартной либо специальной формы скруглены (не показано). На фиг. 1 с показан вид с одной стороны на некоторые внутренние компоненты беспроводного дат-5 021718 чика. На фиг. 1d те же компоненты показаны в виде с другой стороны. На чертеже изображена основа или печатная плата 19 со смонтированными на ней компонентами, например конденсаторами 18, микропроцессором 16 со встроенным аналого-цифровым преобразователем, центральным процессором 17. Кроме того, на печатной плате смонтированы беспроводной приемопередатчик 14 и антенна 5. На чертеже показана батарея 7 и расположение датчика 10 вибрации и процессора 15 обработки аналогового сигнала внутри металлического основания 21. Батарея зафиксирована на основной печатной плате 19,которая, в свою очередь, крепится к металлическому основанию 2 фиксатором 13 и расположена над второй печатной платой 12 меньшего размера, электрически соединенной с основной печатной платой 19 гибким ленточным проводом 6. Первое преимущество использования гибкого соединения 6 между двумя печатными платами состоит в более эффективном использовании свободного пространства внутри металлического основания 1, в результате чего могут быть снижены общие размеры датчика. Другим преимуществом является возможность расположить печатную плату 12 с измерительным преобразователем/датчиком 10 вибрации параллельно металлическому основанию и жестко закрепить ее на указанном металлическом основании,благодаря чему оптимизируется восприятие вибрации датчиком. Преимущества использования гибкого соединителя 6 между печатными платами 12, 19 по сравнению с использованием обычного кабеля с разъемами очевидны. Гибкий соединитель более надежен и менее подвержен потере проводимости, тогда как разъемы, напротив, восприимчивы к воздействию вибрации (вызывающей механический отказ) и коррозии (вызывающей ухудшение проводимости). Гибкий соединитель, предпочтительно, представляет собой гибкий кабель типа Flexprint, включающий проводники на гибкой основе, изготовленной из полиимида, ПЭЭК (полиэфирэфиркетона) или полиэстера. Металлическое основание обладает значительной теплоемкостью и действует как теплоотвод, рассеивая любое количество теплоты, которое может выделиться в батарее 7 в процессе эксплуатации. Высокая теплоемкость основания и плотное крепление батареи к нему гарантирует выполнение основанием функции теплоотвода в такой степени, что температура поверхности датчика ни при каких условиях не превысит предельного значения, допускаемого стандартом АТЕХ. Материалом основания служит, предпочтительно, нержавеющая сталь. Для лучшей передачи механической вибрации от основания 1 к датчику 10 вибрации указанный датчик надежно закреплен на печатной плате 12 внутри основания. В качестве беспроводного приемопередатчика используется предпочтительно модуль Dust WirelessHart (DN2510). Модуль DN2510 подключается к радиосети ячеистой топологии, разработанной компанией Dust Networks, и использует данную сеть для осуществления связи в соответствии со стандартом беспроводной связи HART. Указанный модуль управляет радиочастотным приемопередатчиком, модулирует и демодулирует сообщения протокола HART между функциональными модулями 40 хранения и обработки данных о вибрации в компьютере (компьютерах) 29, 30 и центральным процессором 17. Кроме того, модуль постоянно поддерживает функционирование и работоспособность сети ячеистой топологии независимо от наличия активности, связанной с передачей по протоколу HART. Сбор данных осуществляется, как правило, по запросам, передаваемым посредством беспроводной связи другими датчиками,шлюзом 26 или другой главной станцией, или иными устройствами в беспроводной сети 20. Запросы могут формироваться оператором. Вместо этого или вместе с этим беспроводной датчик, в зависимости от конфигурации, может осуществлять сбор данных, измеряя и передавая физические параметры в соответствии с заранее определенным графиком передачи. Два микроконтроллера 16, 17 представляют собой микропроцессоры с малым энергопотреблением,высоким разрешением и низким уровнем шума. Могут использоваться, например, малогабаритные микропроцессоры компании Texas Instruments, в которых используется сигма-дельта преобразование с высоким разрешением, высокой точностью, низким уровнем шума при низком энергопотреблении. Органы управления беспроводного датчика используются только при его вводе в эксплуатацию и включают одну кнопку 8 и один светодиод 4. Датчик включается кратковременным нажатием на кнопку 8. В ответ светодиод мигает с нарастающей частотой в течение нескольких секунд. Датчик выключается длительным нажатием на кнопку 8. Через 4 с начинается операция выключения. По завершении операции выключения светодиод может несколько секунд мигать со снижающейся частотой. На фиг. 3 показаны несколько датчиков, используемых для беспроводной передачи измеренных данных в промышленную систему управления с целью хранения и анализа. На чертеже изображены несколько беспроводных датчиков 9, беспроводная сеть 20 ячеистой топологии и беспроводной шлюз 26 или маршрутизатор. На чертеже также показаны одна или несколько рабочих станций или компьютеров 29, 30. Беспроводной шлюз может осуществлять связь с компьютерами посредством соединения Ethernet с использованием протокола TCP/IP. Компьютеры подключены к базе 42 данных, предназначенной для хранения измеренных физических параметров, которыми, главным образом, являются данные вибрации и данные температуры. Указанные компьютеры или рабочие станции также выполнены с возможностью исполнения компьютерного приложения 40, которое управляет данными, получаемыми от беспроводных датчиков, приложения 46, которое анализирует данные вибрации, полученные беспроводными датчиками вибрации, и приложения 44, которое на основании данных вибрации и результатов анализа помогает операторам или иным пользователям в принятии решений. Результаты анализа данных также сохраняют-6 021718 ся в базе 42 данных наряду с необработанными данными измеренного параметра, благодаря чему возможен анализ частотного спектра вибраций реального времени, временной последовательности и архивных данных, что дает возможность контроля развития вибраций машины во времени. На фиг. 4 показана система управления с беспроводной сетью 20 передачи данных ячеистой топологии, с которой соединены несколько беспроводных датчиков 9 а, 9m, 9s, 9t. На данном чертеже также показана распределенная система 50 управления с беспроводной сетью 20 передачи данных, проводной промышленной шиной 23 и с беспроводным маршрутизатором или шлюзом 26. В указанной распределенной системе управления может быть одна или несколько проводных сетей передачи данных 25, с которыми может быть соединен промышленный контроллер 24, центральный компьютер 28 системы управления, рабочая станция 29 оператора и инженерная рабочая станция 30. Оборудование контроля и управления, например клапан А, может быть посредством, например, промышленной шины 23 напрямую соединено с компьютером 28 системы управления или может быть соединено с системой управления или распределенной системой управления через промышленный контроллер 24. На фиг. 4 также показан первый беспроводной датчик 9s, установленный на конструкции, например, на стойке, стене или раме на нефтехимическом заводе или подобном промышленном комплексе. Второй беспроводной датчик 9 а прикреплен к клапану илииному исполнительному механизму. Третий беспроводной датчик 9m установлен на электродвигателе М. Четвертый беспроводной датчик 9 р установлен вместе с измерителем Р давления. Беспроводная связь беспроводных датчиков 9 и распределенной системы управления может осуществляться путем непосредственной связи беспроводных датчиков с маршрутизатором или шлюзом 26, либо путем передачи сообщений через другие беспроводные датчики,как, например, в сетях ячеистой топологии и в некоторых сетях беспроводных датчиков WSN. В зависимости от используемого протокола связи и конфигурации беспроводной сети 20 ячеистой топологии беспроводной датчик может осуществлять связь непосредственно с распределенной системой управления или с промышленной системой управления другого типа. Связь может осуществляться согласно заранее определенному графику. Связь, кроме того, может осуществляться в соответствии со стандартом HART или WHART, а запросы данных могут передаваться посредством беспроводной связи в беспроводной датчик другими узлами, соединенными цепочкой или объединенными в беспроводную сеть иного типа. Беспроводной датчик хранит в энергонезависимой памяти одного из процессоров (117 или 17) данные, идентифицирующие беспроводной узел в беспроводной сети, например, МАС-адрес(Media Access Control address, адрес протокола управления доступом к среде передачи) и, если требуется,уникальное имя или метку данного узла в системе 50 управления. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения беспроводной датчик представлен в виде датчика вибрации (9m). Этот малогабаритный автономный датчик установлен на электродвигатель 9m, например, на электродвигатель переменного тока, приводящий в движение насос, вентилятор или иной исполнительный механизм. Датчик включает элемент, являющийся измерительным преобразователем вибрации (предпочтительно акселерометр), аналоговый фильтр, аналого-цифровой преобразователь и средство беспроводной радиосвязи с компьютером. Необработанные данные вибрации посредством беспроводной связи передаются через маршрутизатор или шлюз 26 в компьютер с целью обработки, анализа и хранения. Компьютер может быть подсоединен в системе 50 управления, системе управления технологическим процессом или в системе автоматизации. Компьютер системы управления выполняет требуемый анализ данных и обеспечивает возможность использования этих данных потенциальными пользователями. В качестве автономного источника питания используется, предпочтительно, литийтионилхлоридная батарея. Могут использоваться и другие типы батарей на основе лития. При необходимости могут использоваться химические источники тока на основе иных элементов и соединений. Кроме того, для обеспечения электрической энергией автономного беспроводного датчика или прибора могут использоваться автономные источники питания других типов, например, миниатюрные топливные элементы. Способ установки или крепления беспроводного датчика на оборудовании или конструкции может оказывать существенное влияние на выполнение указанным датчиком измерений и других функций. При установке датчика вибрации на насос или электродвигатель необходимо обеспечить постоянное прикрепление датчика к электродвигателю или иной конструкции. Датчик вибрации может устанавливаться и крепиться на месте установки резьбовым соединением с затяжкой до заранее определенного усилия затяжки. Такое предварительно напряженное крепление обеспечивает лучшую передачу вибраций от насоса либо станины или кожуха электродвигателя в основание датчика. Беспроводной датчик 9 может быть узлом беспроводной локальной сети (LAN) и/или может быть беспроводным узлом другого типа, работающим по любому протоколу радиосвязи, пригодному для промышленной среды, совместимым с любым стандартом, принятым группой по стандартизации Bluetooth(Bluetooth Special Interest Group, SIG), по любому варианту протокола IEEE-802.11, WiFi, Ultra Wide Band(UWB), ZigBee или IEEE-802.15.4, IEEE-802.13 или эквивалентного, по стандарту беспроводной связиHART или аналогичному. Несмотря на то, что в данном выше описании приведены конкретные примеры вариантов осущест-7 021718 вления настоящего изобретения, возможно множество разновидностей и модификаций беспроводного датчика и, в частности, разновидностей и модификаций описанных компонентов, потребляющих энергию, которые могут быть осуществлены без выхода за пределы объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Беспроводное измерительное устройство (9), выполненное с возможностью соединения с беспроводной сетью (20) с целью передачи измеренного физического параметра, включающее по меньшей мере один датчик (10) вибрации, процессор, беспроводной приемопередатчик (14), независимый автономный источник (7) питания и основание (1), служащее для установки указанного беспроводного измерительного устройства на оборудовании (М) или конструкции (S), отличающееся тем, что указанное основание (1) изготовлено из металла и обеспечивает возможность теплоотвода, а указанный источник (7) питания закреплен внутри основания (1) беспроводного измерительного устройства, при этом беспроводное измерительное устройство (9) дополнительно содержит устройство (18) хранения электрической энергии,выполненное с возможностью хранения электрической энергии, подаваемой от указанного независимого автономного источника (7) питания с ограниченным уровнем мощности, и с возможностью подачи электрической энергии в указанный беспроводной приемопередатчик (14) с уровнем мощности, в течение ограниченного интервала времени превосходящим ограниченный уровень мощности указанного независимого автономного источника питания. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит процессор (15) обработки аналогового сигнала, предназначенный для обработки аналогового сигнала от датчика (10) вибрации. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит процессор (15) обработки аналогового сигнала и по меньшей мере один другой процессор (16, 17). 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит процессор (15) обработки аналогового сигнала и по меньшей мере два других процессора (16, 17). 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит микропроцессор (16), выполненный с возможностью аналого-цифрового преобразования аналогового сигнала, источником которого является датчик (10) вибрации. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит процессор (17), выполненный с возможностью обработки цифровых сигналов, источником которых является датчик (10) вибрации. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный беспроводной приемопередатчик (14) выполнен с возможностью беспроводной связи с другими датчиками (9) или устройствами (26) в беспроводной сети (20), организованной как сеть ячеистой топологии. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный беспроводной приемопередатчик (14) выполнен с возможностью непрерывного получения питания и с возможностью мониторинга запросов, передаваемых посредством беспроводной связи другими датчиками или устройствами в беспроводной сети(20). 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик (11) температуры,присоединенный таким образом, что измерения температуры, выполненные датчиком температуры, передаются указанным беспроводным приемопередатчиком (14) в беспроводную сеть. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источником (7) питания является батарея на основе лития. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (18) хранения электрической энергии включает один или более конденсаторов. 12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит верхнюю крышку (3), которая полностью закрывает как компоненты (10-19), расположенные внутри, так и прилегающее металлическое основание(1), причем указанная верхняя крышка содержит переключатель (8) и светодиодный индикатор (6) и охватывает нижележащие части (2, 1) устройства таким образом, что в нем нет никаких отверстий, выходящих вовне. 13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит верхнюю крышку (3), которая полностью закрывает как компоненты (10-19), расположенные внутри, так и прилегающее металлическое основание(1), причем верхняя крышка содержит переключатель (8) и светодиодный индикатор (6) и охватывает беспроводной приемопередатчик (14) и нижележащие части (2, 1) устройства таким образом, что на наружной поверхности указанного устройства нет никаких коммуникационных портов или электрических соединителей. 14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит верхнюю крышку (3), изготовленную из материала, прозрачного для радиоволн, которая полностью закрывает расположенные внутри компоненты (10-19) и прилегающее металлическое основание (1) и выполнена с возможностью выдерживать нагрузку по меньшей мере 100 кг. 15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основание (1), изготовленное из металла, дополни-8 021718 тельно снабжено крепежным устройством (21) для крепления беспроводного устройства к машине или к иной конструкции. 16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основание (1), изготовленное из металла, дополнительно снабжено несколькими поверхностями (33-35) приема нагрузки для крепления указанного устройства к машине или иной конструкции с заранее определенным усилием затяжки. 17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в запоминающем устройстве процессора хранятся данные настройки, включающие информацию, используемую для идентификации указанного устройства как узла беспроводной сети (20), и/или уникальное имя устройства в системе (50) управления. 18. Способ измерения физических параметров оборудования или конструкции посредством беспроводного измерительного устройства (9), выполненного с возможностью соединения с беспроводной сетью (20) с целью передачи данных об измеренном физическом параметре, причем указанное беспроводное измерительное устройство содержит по меньшей мере один датчик (10) вибрации, процессор, беспроводной приемопередатчик (14), независимый автономный источник (7) питания и основание (1) для установки указанного беспроводного измерительного устройства на оборудовании (М) или конструкции(S), при этом измерение данных физического параметра и передача данных, зависящих от измеренных параметров, осуществляется беспроводным измерительным устройством в течение цикла активности,отличающийся тем, что указанное основание (1) изготовлено из металла и обеспечивает возможность теплоотвода, а указанный источник (7) питания закреплен внутри основания (1) беспроводного измерительного устройства, при этом способ включает прием беспроводным приемопередатчиком (14) запроса данных от другого узла беспроводной сети,управляемого главной станцией (26); подачу энергии в беспроводной приемопередатчик (14) от устройства (18) хранения электрической энергии, выполненного с возможностью хранения электрической энергии, которую указанный независимый автономный источник (7) питания подает с ограниченным уровнем мощности, причем указанная подача энергии в беспроводной приемопередатчик происходит с уровнем мощности, в течение ограниченного интервала времени превосходящим ограниченный уровень мощности указанного независимого автономного источника питания; обработку сигналов в двух или более процессорах (15, 16) и передачу необработанных данных о физическом параметре в радиосеть (20) посредством беспроводного приемопередатчика (14). 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает измерение вибрации с использованием аналогового сигнала, формируемого датчиком (10) вибрации; преобразование аналогового сигнала в цифровой сигнал в процессоре (16) аналого-цифрового преобразования и передачу цифрового сигнала, содержащего необработанные данные вибрации, в беспроводную сеть (20) посредством беспроводного приемопередатчика (14). 20. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает передачу беспроводного сигнала в беспроводной приемопередатчик (14) и конфигурирование посредством беспроводной связи интервала между измерениями параметра или сборами измерений, выполняемыми беспроводным измерительным устройством (9). 21. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает прием беспроводным приемопередатчиком(14) из другого узла беспроводной сети, управляемого шлюзом (26) или главной станцией, запрос на выполнение измерения указанных физических параметров и их передачу в сеть через беспроводной передатчик, используя протокол HART или WHART. 22. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает прием беспроводным приемопередатчиком(14) запроса на выполнение измерения и передачи указанных физических параметров согласно заранее определенному графику передачи. 23. Распределенная промышленная система (50) управления, содержащая беспроводную сеть (20) для передачи данных процесса или информации управления и по меньшей мере одно беспроводное измерительное устройство (9), включающее по меньшей мере один датчик вибрации (10), процессор, беспроводной приемопередатчик (14), независимый автономный источник (7) питания и основание (1) для установки указанного беспроводного измерительного устройства на оборудовании (М) или конструкции(S), отличающаяся тем, что указанное основание (1) изготовлено из металла и обеспечивает возможность теплоотвода, а указанный источник (7) питания закреплен внутри основания (1) устройства, при этом беспроводное измерительное устройство (9) дополнительно содержит устройство (18) хранения электрической энергии, выполненное с возможностью хранения электрической энергии, которую указанный независимый автономный источник (7) питания подает с ограниченным уровнем мощности, и с возможностью подачи электрической энергии в указанный беспроводной приемопередатчик (14) в течение цикла активности с уровнем мощности, в течение ограниченного интервала времени превосходящим указанный ограниченный уровень мощности. 24. Система по п.23, отличающаяся тем, что беспроводная сеть (20) совместима со стандартомHART или WirelesHART. 25. Система по п.23, отличающаяся тем, что беспроводная сеть (20) организована как сеть ячеистой топологии. 26. Система по п.23, отличающаяся тем, что содержит базу (42) данных для хранения измеренных параметров вибрации и/или измерений температуры, передаваемых из одного или более беспроводных устройств (9). 27. Система по п.23, отличающаяся тем, что содержит один или более компьютеров и/или рабочих станций (29, 30), выполненных с возможностью использования совместно с компьютерным приложением (46) для анализа данных измеренных параметров вибрации и/или температуры. 28. Система по п.23, отличающаяся тем, что содержит один или более компьютеров и/или рабочих станций (29, 30), выполненных с возможностью использования совместно с компьютерным приложением (44), предназначенным для организации измеренных параметров вибрации и/или температуры. 29. Система по п.23, отличающаяся тем, что содержит один или более компьютеров и/или рабочих станций (29, 30), выполненных с возможностью использования совместно с компьютерным приложением (44), предназначенным для предоставления помощи пользователю или оператору в принятии решения на основании любых из следующих данных: измеренных в реальном времени параметров вибрации и/или температуры; хранимых измеренных параметров; результатов анализа данных для измеренных параметров в реальном времени; результатов анализа данных хранимых измеренных параметров; результатов анализа частотного спектра в реальном времени; последовательности данных во времени и архивных данных.