基于C8051F930的管道溫度壓力遠程監(jiān)測系統(tǒng)

2．2 遠程終端RTU的硬件設(shè)計
遠程終端RTU位于計量站中，協(xié)調(diào)多個現(xiàn)場儀表的工作，收集現(xiàn)場儀表所采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到中控室上位機系統(tǒng)，同時接收上位機指令并回傳給現(xiàn)場儀表。RTU與現(xiàn)場儀表進行一對多通信，并隨時準(zhǔn)備接收上位機指令，不可進行休眠操作，故選擇計量站中電源供電。RTU與上位機通信使用Q2406A型號GPRS模塊，利用GPRS服務(wù)，設(shè)備可采用互聯(lián)網(wǎng)Internet標(biāo)準(zhǔn)方式與互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換，結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3．1 現(xiàn)場儀表的軟件設(shè)計
本設(shè)計采用低功耗軟件設(shè)計方法，優(yōu)化系統(tǒng)時鐘，外部接32 768 Hz晶振作為MCU休眠輔助時鐘；優(yōu)化工作時序，由于無線通信模塊SM41B待機時功耗遠大于C8051F930正常工作功耗，所以采用非通信狀態(tài)下隨時關(guān)閉SM41B的方式來最大限度降低功耗?，F(xiàn)場儀表的軟件流程如圖5所示。

現(xiàn)場儀表在上電之后對系統(tǒng)進行初始化，并檢測是否第1次使用，若為第1次使用，便請求遠程終端RTU分配地址，待地址分配結(jié)束之后進入正常工作流程。在儀表定時喚醒后，檢查信道是否繁忙，若繁忙則休眠一個隨機時間，若不繁忙，則通知RTU準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。在一定時間內(nèi)得到RTU應(yīng)答信號后開始采集數(shù)據(jù)，經(jīng)打包處理后發(fā)送給RTU，發(fā)送結(jié)束得到RTU應(yīng)答后進入休眠狀態(tài)，等待定時喚醒。由于MCU僅帶有10位A／D轉(zhuǎn)換器，則采用過采樣技術(shù)，將每4次采集的數(shù)據(jù)進行疊加，產(chǎn)生與12位A／D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集相同效果。為防止休眠喚醒時電壓不穩(wěn)定造成數(shù)據(jù)采集誤差，連續(xù)100次A／D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)取其平均。
3．2 遠程終端RTU的軟件設(shè)計
遠程終端RTU程序開始運行后首先進行系統(tǒng)的初始化，之后等待接收上位機指令和現(xiàn)場儀表的請求。在接收到上位機指令后，對指令類型進行判斷并向現(xiàn)場節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)。在接到現(xiàn)場儀表的請求后判斷請求類型并做響應(yīng)，現(xiàn)場儀表第1次使用時為其分配地址；現(xiàn)場儀表請求發(fā)送數(shù)據(jù)時響應(yīng)其請求并接收其采集數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)打包轉(zhuǎn)發(fā)到上位機。遠程終端RTU的程序流程如圖6所示。

3．3 上位機的軟件設(shè)計
上位機軟件開發(fā)使用Delphi7環(huán)境。上位機與GPRS模塊通過網(wǎng)絡(luò)端口連接，在Delphi7環(huán)境中，通過SocketClient控件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問和數(shù)據(jù)傳輸。在接收到GPRS中數(shù)據(jù)之后，對數(shù)據(jù)格式進行校驗，若有誤碼則將數(shù)據(jù)包丟棄；校驗正確后判斷所采集數(shù)據(jù)是否異常，出現(xiàn)異常則報警處理，之后存儲至SQLServer2000數(shù)據(jù)庫中并在圖形界面中繪圖顯示。在歷史數(shù)據(jù)查詢過程中，首先選擇查詢方式(按時間查詢、按現(xiàn)場儀表地址查詢或組合查詢)和查詢條件，在數(shù)據(jù)庫中篩選出符合條件的結(jié)果在DBGrid控件中顯示。可將查詢結(jié)果以Excel文件形式保存或者繪制歷史曲線。上位機軟件流程如圖7所示。