水表數(shù)據(jù)采集無線傳輸管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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生產(chǎn)型企業(yè)主要生產(chǎn)用水是指直接用于工業(yè)生產(chǎn)的水。對(duì)水處理系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠及時(shí)細(xì)致地了解用水量的變化，便于采取相應(yīng)的措施，用戶受到地理環(huán)境和工作內(nèi)容的限制，對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸?shù)牟季€工程具有極大的不便。這時(shí)，采用無線監(jiān)控可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)，迅速收回成本的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹的水表數(shù)據(jù)采集傳輸管理系統(tǒng)是根據(jù)某生產(chǎn)型企業(yè)的室外距離較遠(yuǎn)及生產(chǎn)辦公環(huán)境已較完善的現(xiàn)狀而設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)無線傳輸，并在中控室對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和管理。
本系統(tǒng)由電磁流量計(jì)采集現(xiàn)場(chǎng)水流量，采集點(diǎn)共有50處，廠區(qū)長(zhǎng)2km，寬1km，采集點(diǎn)分布在廠區(qū)的各個(gè)用水地方。要求所有電磁流量計(jì)的信號(hào)以無線傳輸?shù)姆绞讲杉街锌厥?，在中控室的上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)電磁流量計(jì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表分析、歷史曲線。完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的電磁流量計(jì)采用TOSHIBATIG系列，轉(zhuǎn)換器為L(zhǎng)F402型，可外接GPRS通訊模塊或無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)。考慮到此生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)狀，采用NH719-1數(shù)傳電臺(tái)，上位數(shù)據(jù)采集處理軟件采用VB6.0，數(shù)據(jù)庫使用SQLserver2000來完成定時(shí)抄表功能。要求記錄各個(gè)采集點(diǎn)的流量瞬時(shí)值和總流量（即到目前為止的累積量）。
2 無線傳輸系統(tǒng)
2.1 組網(wǎng)方式
系統(tǒng)采用主站+從站的組網(wǎng)方式，主站位于中控室，從站分布于各個(gè)水表現(xiàn)場(chǎng)。系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)組網(wǎng)方式
國家信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局專門給SCADA系統(tǒng)辟出了223~235MHz的無線數(shù)據(jù)通信專用頻段。據(jù)此NH719-1數(shù)傳電臺(tái)工作頻率選用230MHz（220~240MHz可調(diào)），最大發(fā)射功率為25W，可支持RS232和RS485通訊接口，傳輸速率可調(diào)（1200/2400/4800/9600b/s）。
系統(tǒng)主站位于中控室。系統(tǒng)主站的無線數(shù)傳電臺(tái)負(fù)責(zé)接收各個(gè)分站傳來的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。再通過工作站RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸給上位系統(tǒng)，由上位系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析。系統(tǒng)共有50個(gè)分站，分布在各個(gè)用水處。分站的無線數(shù)傳電臺(tái)負(fù)責(zé)接收電磁流量計(jì)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給主站的無線數(shù)傳電臺(tái)。
2.2 通訊協(xié)議
系統(tǒng)主站與從站的通訊采用主從掃描式通訊協(xié)議，每次通訊過程均由主機(jī)發(fā)起，然后從機(jī)進(jìn)行響應(yīng)，回傳規(guī)定的信息，完成一次通訊過程。主機(jī)發(fā)送至從機(jī)的信息由4字節(jié)組成，第1字節(jié)是起始碼（0x2A），第2字節(jié)為從機(jī)地址，其編碼：0~127（最高二進(jìn)制位另有定義），第3字節(jié)為數(shù)據(jù)分類命令，第4字節(jié)是結(jié)束碼（0x2E）。從機(jī)接受到主機(jī)命令信息后，按命令要求回傳測(cè)量數(shù)據(jù)。從機(jī)響應(yīng)主機(jī)命令，回送10個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，分為命令段、數(shù)據(jù)段、校驗(yàn)和、結(jié)束標(biāo)志4部分。
2.3 通訊測(cè)試
通訊測(cè)試的步驟如下。
1）從站參數(shù)設(shè)定。為每個(gè)從站的電磁流量計(jì)設(shè)定從機(jī)號(hào)和統(tǒng)一通訊速率。
2）選定通訊頻段。每個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)上設(shè)有8位撥碼開關(guān)，通過調(diào)整撥碼開關(guān)可為電臺(tái)選定不同的頻段。所有電臺(tái)必須選擇相同的通訊頻段，即撥碼開關(guān)設(shè)為一致。通過實(shí)驗(yàn)，為無線通訊選定無干擾的通訊頻段。
3）實(shí)現(xiàn)無線通訊。由主站的PC發(fā)出通訊命令，首先在發(fā)送給從機(jī)的信息結(jié)構(gòu)中將地址碼設(shè)為1，功能碼設(shè)為瞬時(shí)流量對(duì)應(yīng)的編號(hào)00，再加上起始碼和結(jié)束碼一起通過主站的電臺(tái)發(fā)送出去。1號(hào)從機(jī)接收到主機(jī)命令信息后，生成10字節(jié)的響應(yīng)信息數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)段的位置填充要求的數(shù)據(jù)，將其回傳給主站。主站接收后再將發(fā)送給從機(jī)的信息數(shù)據(jù)中的功能碼改為總流量對(duì)應(yīng)的編號(hào)04，再次發(fā)送出去。1號(hào)從機(jī)接收到之后，在數(shù)據(jù)段的位置填充總流量值，再次回傳給主站。至此完成了主站和1號(hào)從站的通訊，主站再將地址碼改為2，完成與2號(hào)從機(jī)的通訊，直到完成與50號(hào)從機(jī)的通訊，才算完成了一次完整的采集過程。
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