基于无线通信网络的远程监控系统的实现

欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息

E IC Vo l .16　2009　No.6　23

　Doi:10.3969/j .issn .1671-1041.2009.06.011

基于无线通信网络的远程监控系统的实现

乔　朴

(空军工程大学电讯工程学院,西安710077)

摘要:介绍了一种基于现有无线通信网络的远程监控系统的工作原理,主要从监控数据的采集、传输及控制几个方面作了分析与介绍。通过实验,表明了该系统方案的可行性,具有成本低、易实现的特点,并有着市场应用价值。

关键词:无线网络;嵌入式系统;无线接入模块;远程控制中图分类号:TN 802 文献标识码:A

The i m ple ment of a long 2dist ance mon itori n g and controlli n g syste m based on wi reless networki n g

Q I AO Pu

(The Telecomm un i ca ti on Eng i n eer i n g I n stitute,AFEU

X i ’an 710077,Ch i n a)

Abs tra c t:Th is a rti c l e ha s gi ve n yo u a n i n tr o duc ti o n t o the p ri nc i p l e of

a l o ng 2d is ta nce sup e rviso ry sys tem ba se d on e xis ti ng w ire l e s s com 2m un i ca ti o n ne t w o rki ng,a nd m a i n l y fr om the a sp e c ts of m on it o ri ng da ta ’s ga the ri ng,tra nsm itti ng and co ntr o lli ng.F r om the exp e ri 2m e n ts,it ha s p r o ve d the fea s i

b ility o f the sys tem schem e w hi ch a lso ha s the cha ra

c te ris ti c s o f l o w co s t,be i ng e a sy t o re a li ze ,a n

d ha vi ng m a rk

e t app li ca ti o n va l ue.

Ke y wo rds:w ire l e s s ne t w o rki ng;em be dde d sys tem ;w ire l e s s a c 2ce s s m odu l e;l o ng 2dis ta nce co ntr o l

0　引言

随着无线通信技术的不断发展,利用移动网络运营商提供的现有无线通信网络实现远程监控,是监控系统现代化的一个重要发展方向。由于无线通信的网络技术已经比较成熟,覆盖面又广,利用GS M 、GPRS 、C DMA 、C DP D 等无线通信网络来实现监控参数的实时传输,无疑是对现有资源的最大利用。更为重要的是,这些无线网络系统是由移动运营商进行维持的,可以节省大量的导线材料及人工费用,达到环保、节能、资源最大共享的目的,而且免除了网络的日常修改和维护工作,最大限度地节省了投资。

1　系统及其原理图

本系统是基于无线网络通信技术和相关微处理器技术进行设计实现的,按照“监测端—信道—控制端”的模式进行构建,其原理图如图1所示。从远程监控体采集的数据传输至接入模块,经数据格式转换接入无线通信网络,经控制端的接入模块将数据通过专线送至控制计算机群,同时整个流程是一双向过程这样就实现了数据采集、传输和实时系统控制的功能

。

图1　系统原理图

2　系统各部分的实现

无线监控系统的实现,主要包括三个方面:监测端的设计开发、无线通信网络的传输和控制端的开发设计。

2.1　监测端的设计实现

作为数据采集的终端,监测端需要考虑到大规模参数的实时采集,以及数据格式的转换发送。2.1.1　嵌入式系统

监测端处于工作现场,完成数据的采集、处理和控制,多采用嵌入式系统。由于当前要求实时采集数据的快速控制、多样分析、通信灵活,可采用功能较强的DSP 与相应的单片机组成的双核系统硬件平台。其中DSP 实现多路数据实时采集、分析、计算;单片机完成管理、通信、人机接口等异步系统控制功能。

在系统开发方面,可采用M icr otec 公司的VRTX 实现,通过对可向上兼容编程接口和面向对象开发的支持,保证用户能在将来支持和重复利用源码。VRTX 的特点包括易于载入定制硬件、文件操作简便以及系统支持ANSI/P OSI X 接口。对ST RE AM S 标准接口的支持使它易于容纳其它网络协议和器件的驱动。同时利用M icr otec 专用的C 和C ++编译器进行软件开发,可提高效率。2.1.2　无线通信网络接入模块

接入模块一般都提供有外通信接口,如RS -232、RS -485通信接口,实现数据传输与转换,其原理基本上大同小异。如RS -485到GPRS 的转换器,内置TCP /I P 和UDP /I P 协议栈,它不对设备上传和下发的数据包进行解释与处理,仅对用户数据包实施TCP /UDP 数据封包与拆包处理,实现双向透明数据传输。

由于这些接入模块建立起的无线通信链路存在不稳定的因素,一般都会与智能控制模块配合使用,智能控制模块的容错机制保证了对数据进行有限过滤和分析处理,避免冗余和分辨出指令信息。同时一般采用短信模式进行通道补充,在连接中采取错误处理机制来确保无线通信链路的通畅。2.2　系统通信网络的传输

目前,无线通信可以借用的网络主要有:全球数字移动电话系统(GS M )、通用分组无线业务(GPRS )、采用码分多址(CDMA )技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDP D )系统以及目前国内风生水起的3G 网络。

由于目前无线通信网络发展极其迅猛,不管从信息传输的可靠性、保密性上,还是从传输的工业化、集成化上来讲,都已达到了比较成熟的地步,完全可以根据需要实现不同领域的数据传输,并可向通信服务商申请实现专网专用。在此笔者仅对目前应用最广的GPRS 网络的通信实现作简要介绍。

原理上,GPRS 网络通过GPRS 网络接入模块进行数据转换、发送与接收;如果有必要,可以用GPRS 运营商路由器与监控端通过DDN 数字数据网专线连接,以实现专网专用。

监测端(远程终端)采集的数据经GPRS 网络接入模块处理打包后转换成适合通过GPRS 传送的格式,经GPRS 无线数据网络传送至控制端,实现设备和控制端系统的实时在线连接。

由于GPRS 实际数据传输速率在40kbp s 左右,能满足当前一般数据传输速率(≥30kbp s )的需求。如果铺设专网,同时

仪器仪表用户

□科研设计成果□