基于蓝牙的电子水准仪数据传输系统研发

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图 1 硬件结构图
2.2 系统总体结构设计 电子水准仪数据无线传输客户端采用嵌入式操作
系统的移动计算终端；采用嵌入式开发工具创建掌上 设备软件。系统整体框架如图 2 所示。
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摘 要：当前电子水准仪采用传统的串口有线通信方式，在外业测量中存在磨损大、操作不便、工作效率低等问题，将对电子
水准仪数据传输效果和项目的顺利实施造成较大影响。利用蓝牙技术实现了电子水准仪与掌上电脑之间数据的无线传输通信，
以无线代替有线数据采集方式，使得电子水准仪能在野外可移动地、方便灵活地采集数据，具有一定的实用价值。
收稿日期：2018-01-12。 项目来源：中国综合地球物理场观测—大华北地区资助项目（201508009）。
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地理空间信息
第 17 卷第 5 期
2.1 硬件结构设计 硬件结构分为服务端模块、蓝牙模块和客户端模
块，如图 1 所示。 以 DiNi 电子水准仪为服务端，外设接口为同
步串行型（RS232C 标准），机械部分采用圆口 8 针 插头。蓝牙模块使用 BT578 型串口蓝牙设配器，具 有 DB9 接口，可连接标准 RS232 串口设备，开放空 间通信距离为 10 m，内置锂电电池，内嵌蓝牙通信 协议软件，支持蓝牙协议 Bluetooth Serial Port Profile （SPP）。SPP 基于 ETSI TS 07.10 规格，利用 RFCOMM 协议提供串行商品仿真，定义了设置虚拟串行端口 和链接两个蓝牙设备的方法。SPP 提供了以无线方式 替代现有的 RS232 串行通信应用程序和控制信号的 方法。
2 系统设计
本文利用蓝牙技术实现了电子水准仪与掌上电脑 之间数据的无线传输通信。由于现有的 DiNi 电子水准 仪没有内置蓝牙芯片，需加装数据发送蓝牙模块作为 服务端，以掌上电脑为客户端（若掌上电脑没有内置 蓝牙芯片也需加装数据接收蓝牙模块），通过 eMbedded Visual Basic 软件开发电子水准仪数据的无线传输客户 端程序，建立共同的通信协议，使掌上电脑与电子水准 仪蓝牙模块建立链接，以实现测量数据的无线通信。
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近年来，随着蓝牙技术在测绘领域的发展，部分 测量设备已内置蓝牙通信模块（如 RTK、TS30 全站 仪）[6-8]，不仅为实现计算机数据的快速传输提供了基 础，而且解决了数据线磨损带来的许多困难，取得了 良好的效果。中国地震局第一监测中心现有的 DiNi 电 子水准仪没有内置蓝牙芯片，仍采用传统的串口有线 通信方式。
2019 年 5 月 第 17 卷第 5 期
doi:10. 3969 / j. issn. 1672 - 4623. 2019. 05. 011
地理空间信息
GEOSPATIAL INFORMATION
May., 2019 Vol.17, No.5
基于蓝牙的电子水准仪数据传输系统研发
姜 东1
（1. 中国地震局第一监测中心，天津 300180）
本文利用蓝牙技术实现了电子水准仪与掌上电脑 之间数据的无线传输通信，使得电子水准仪能在野外 可移动地、方便灵活地采集数据。
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1 系统需求分析
在大地测量中，电子水准仪、全站仪等很多测量 设备都需与掌上电脑结合使用 ， [3-5] 它们一般都带有 串口。串口是使用最广泛的接口标准，也是实现测量 设备与外界通信的硬件基础。大多数测量设备通过 RS232 串口与掌上电脑有线连接，很不方便。蓝牙通 信模块是目前市场上的一款智能型无线数据传输产品， 避免了繁琐的线缆连接，能直接替代现有的串口线， 在很大程度上提高了工作效率，减少了测绘成本。例 如，GPS 动态测量时，蓝牙技术可完全取代接收机和 控制器之间的电缆，实现 RTK 无线工作方式。
以 I D ATA M C 8 0 掌 上 电 脑 为 客 户 端 ， 嵌 入 式 Microsoft Windows Moblie6.5 操作系统具备蓝牙通信功 能，可通过 eMbedded Visual Basic 软件开发。掌上电脑 的蓝牙芯片已集成 RFCOMM 协议，具有仿真 RS232 功能，通过建立与 RFCOMM 协议接口的应用程序， 可发送掌上电脑蓝牙串口数据。
关键词：电子水准仪；蓝牙技术；数据传输
中图分类号：P208
文献标志码：B
文章编号：1672-4623（2019）05-0043-03
在野外测量中，如何准确、快速、方便地采集和 处理野外数据一直是测绘工作者考虑的问题。目前电 子水准仪的数据传输依然采用传统的串口有线通信方 式。该方式需要用数据线把电子水准仪和掌上电脑连 接起来 [1]；而在野外施测中，测量人员需经常搬动电 子水准仪，频繁插拔数据线必然导致仪器接口和数据 线的损坏，因此存在磨损大、操作不便、工作效率低 等缺点。
以实际生产为例，外业一、二等水准测量平均每 天需进行 5 km 以上的水准测量，电子水准仪每天上、 下午都要进行数据传输，即每天至少插拔两次，且测 量过程中水准仪左右摆动和挪测站过程都会造成数据 线的松动，数据线使用 1 a 后，就会严重磨损，大部 分不能正常使用。传输线由电子水准仪和掌上电脑的 两根数据线连接而成，大部分是仪器自带的原装产品， 价格昂贵，测量仪器的维护成本较高。同时，外业工 作一般都在较偏远的野外分散作业，若数据线损坏再 配置将影响野外测量作业的工期。
自 1998 年提出以来，蓝牙作为一种新的短距离无 线通信技术标准，受到全世界越来越多工业界生产厂 家和研究机构的关注 [2]，广泛应用于手机、掌上电脑、 手持数据采集器等多个领域。蓝牙是取代数据电缆的 短距离无线通信技术，可支持物体与物体之间的通信， 工作频段是全球开放的 2.4 GHz 频段，可同时进行数 据和语音传输，传输速率可达 10 Mb/s，其范围内的各 种信息化设备都能实现无缝资源共享。