工业无线通信及路由器在监控系统中的应用

∙工业无线通信及路由器在监控系统中的应用

∙发布时间：2012-04-21 作者：

本文仅对基于GPRS网络技术与之相应的嵌入式GPRS无线数据数传设备(DTU)的应用特征及在远程监控中的应用作介绍，并以城市输水管道的无线水压监测系统与石油管线远程监控系统及PLC远程系统应用等方案作分析说明。

2 先从GPRS技术的嵌入式无线数据传输设备(DTU)基本理念人手

DTU是构建远程无线数据采集系统的重要设备，其主要功能就是为用户的串口设备与远程的电脑之间建立一个透明的数据通道。DTU通常具有一个串行接口(UART、CAN-bus等)，工作现场的用户设备通过DTU的串口与位于监控中心的计算机进行透明数据通信，从而可以实现设备的远程监控。DTU按接口形式可分为RS232接口、RS485／422接口、CAN—bus接口、UART-TTL接口等。按设备形式可分为嵌入式模块和独立设备等。按功能划分可分为基本型、增强型和低功耗型等。

2.1 DTU所具有的优势有三

其一、有独具"连线时机可控"功能：在网络信号不好，或者数据中心服务器出现故障时，目标服务器的连接可能会变得比较困难，而普通DTU的连接时机不可控的，在这种情况下，如果DTU不断尝试连接，将会产生大量数据流量，增加费用支出。而GPRS技术的DTU具有连接次数可控、连接间隔可控、以及连接中断间隔可控功能，为用户节约流量开销。其二、可支持短信配置一不用电脑也能迸行配置：当数据中心服务器出现故障，DTU无法连接服务器时，可用手机以短信方式配置DTU，使其连接其他数据中心或使DTU复位。配置成功后，DTU会发送应答短信，表示配置成功。其三、支持短信和电话配置一唤醒方式更加活：当DTU工作在空闲下线模式时，有三种方式可以唤醒DTU，使其重新连接数据中心服务器。第一种是本地唤睡式，即，向DTU串口发送数据使其唤醒；后两种是远程唤醒方式，即通过给DUT发送唤醒短信或拨打电话，使其恢复与数据中心的连接。

2.2 DTU应用中所关心的问题

*串口设备与DTU之间如何通信，有通信协议吗？回答：没有。串口设备与DTU 之间采用全透明方式传输。简单的例子就是串口设备发出数据"1"，那么在接收端就会收到数据"1"。图1为用户设备与服务器数据传输过程。

图1为用户设备与服务器数据传输过程

那如何在计算机上获取到DTU发出的数据。GPRS DTU发出的数据包为标准的TCP／IP网络数据包，该数据包可以在移动网络和Intemet上传输，所以只要计算机能连接移动网络或Intemet就可以接收到DTU发出的数据包。

那如何在计算机上编程实现数据的获取。使用常见的开发平台即可非常简单的开发出上位机软件。并且我们提供完整的通讯例子和源码供用户参考。

现有的系统是计算机使用串口与设备直接通信，若希望改为无线方式，并不需要做大的改动。使用虚拟串口方式，把远端DTU的串口虚拟成为您计算机上的串口，因此您无需对上位机软件做任何改动，就可以将您现在的有线通信方式升级为无线方式。

3 嵌入式GPRS数传设备(DTU) 在远程监控系统中的应用

3.1 电梯运行远程监控系统中的应用

值此以CAN—bus接口嵌入式无线数传设备ZWG-23C型为例说明。

ZWG-23C具有CAN-bus接口的GPRS嵌入式无线数传设备(DTU)。它可以很方便地接入到CAN BUS网络中，在不需改变原有硬件结构的前提下为CAN-bus

网络提供远程无线通信接口，实现CAN-bus网络与远程计算机之间的数据通讯。其特点：用户无需详细了解CAN网络知识，可支持CAN2.0A、CAN2.OB协议和支持透明转换，内置CAN控制器、CAN收发器，其工作温度范围为-20℃—+70℃，而CAN-bus支持51000Kbps共15种标准波特率,最高帧流量可达400帧/秒。

在电梯运行远程监控系统中的应用。如今电梯的安全使用及管理将直接关系到人民的生命财产安全，所以电梯系统的安全、规范和科学化管理势在必行。而电梯控制系统通常使用CAN-bus总线进行通信,具有CAN-bus接口的ZWG-23C可以方便的接入CAN bus网络中，实现电梯运行远程监控方案(见图2所示)，该系统具有如下优点：能让电梯生产厂商在管理中心足不出户随时了解电梯的运行状况，便于电梯后期的维护；当地电梯通过GPRS及时将电梯所有故障(如：电梯停电、冲顶、撞底、超速等)主动发送到管理机上维修人员可以及时处理险情；在全国范围内联网监控所有出产的电梯，对销售和市场情况了如指掌。图2为具有CAN-bus接口的嵌入式GPRS数传设备(DTU) ZWG-23C型作为电梯安全控制系统应用示意图。

图2为嵌入式GPRS数传设备(DTU) ZWG-23C型作为电梯安控系统应用示意图

3.2 嵌入式（智能型）无线测控设备的应用

以嵌入式无线测控设备ZWG—5311L型为例说明

该ZWG—5311L型可用于各种物理信号的测量，并将测量结果通过GPRS通信方式发送至远程数据中心。可以轻松实现远程数据采集功能，节省大量人力物力和宝贵的时间。其特性为：有对电流、电压、电阻、温度、压力等丰富的采集方式；可设置采样值触发上线、定时上线等灵活的上线机制；具有对GPRS数据报警、短信报警等多重报警方式；为5V—35V宽范围供电，双电源冗余的高可靠电源与<1mA 低功耗休眠电流；支持本地、远程和短信配置而且配置便捷。

在石油管线远程监控系统中的应用

石油生产及输送设施是国家的命脉，但是却一直被不法分子窃取破坏，造成了很大的生命和财产损失。所以对石油设施的安全监控成为政府和企业的当务之急，以往的监控需要耗费大量人力进行巡检，而且还存在反应不及时、易漏检的问题。采用远程监控设备后，相关工作人员可以实时了解到各个节点的信息，比如压力、温度等参数。并且可以在远程监控设备中设置报警值，如果管线出现异常情况，设备将启动报警机制，监控中心的计算机会收到相应的报警数据包，同时工作人员的手机也会收到相关的报警短信，大大的提高了系统的可靠性。此外该设备还具有低功耗休眠的功能，完全适合野外电池供电的场合。该系统同样适用于城市供水、供暖等系统。图3(a)为石油管线远程监控系统示意图.