當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式軟件
[導(dǎo)讀]基于CDMA 1X的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1引言

    在現(xiàn)有的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中,常用的信息傳輸方式有:數(shù)字微波、數(shù)傳電臺、有線光纖、有線電纜等,數(shù)字微波和數(shù)傳電臺將受到傳輸距離及頻率許可的限制,而有線光纖和有線電纜的網(wǎng)絡(luò)成本較高,不適合監(jiān)控點非常分散及傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下使用。

    針對監(jiān)控對象分散、各監(jiān)控節(jié)點間缺乏有機聯(lián)系、監(jiān)控信息量相對較少,實時性要求較低等特點,CDMA 1X提供了一種很好的信息傳輸方式。

    CDMA 1X愿意是指CDMA 2000的第一階段(速率高于IS-95,低于2MB/s),可支持308kb/s的數(shù)據(jù)傳輸,網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換,可支持移動IP業(yè)務(wù),是在現(xiàn)有CDMA IS-95系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為CDMA用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

    由于CDMA 1X采用了反向相干解調(diào),快速前向功控、發(fā)送分集、Turbo編碼等新技術(shù),其容量比IS-95大為提高,從理論分析結(jié)果來看,如果用于傳送語音業(yè)務(wù),CDMA 1X系統(tǒng)的總?cè)萘渴荌S-95系統(tǒng)的2倍,如果用于傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),CDMA 1X系統(tǒng)的總?cè)萘渴荌S-95系統(tǒng)的3.2倍,CDMA 1X理論帶寬可達(dá)300kb/s,目前的實際應(yīng)用帶寬大約在100kb/s左右(雙向?qū)ΨQ傳輸),在此信道上提供TCP/IP連接,可以用于Internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。

2 基于CDMA 1X的無線通信

2.1 組網(wǎng)方案

    無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)終端組成,綜合考慮業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量、安全性、可靠性、網(wǎng)絡(luò)狀況與成本等因素,采用下述組網(wǎng)方式:通信服務(wù)器以公網(wǎng)固定IP或固定的域名接入Internet,CDMA數(shù)據(jù)終端單元(DTU)上電后,主動與通信服務(wù)器建立連接,如果通信服務(wù)器沒有固定IP,可以通過安裝花生殼軟件獲得固定的域名,此方案具有成本低、通信質(zhì)量穩(wěn)定、安全性適中、運行可靠等特點。

2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸原理

    根據(jù)上述組網(wǎng)方案,數(shù)據(jù)的上行傳輸原理如下:

(1)下位機通過RS232串口將數(shù)據(jù)傳給DTU;

(2)DTU將數(shù)據(jù)打成TCP/IP包,發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò);

(3)TCP/IP數(shù)據(jù)包經(jīng)系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點,傳輸至Internet上并且去尋找在Internet上的一個指定的數(shù)據(jù)服務(wù)中心(通信服務(wù)器);

(4)通信服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳給上位機并存儲到歷史數(shù)據(jù)庫。

     數(shù)據(jù)的下行傳輸與上述過程相反,不再贅述,系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 上位機設(shè)計

    上位機包括實時監(jiān)控系統(tǒng)和歷史數(shù)據(jù)庫兩部分。

    實時監(jiān)控系統(tǒng)選用Wonderware公司的InTouch系統(tǒng),主要實現(xiàn)以下功能:系統(tǒng)管理功能;數(shù)據(jù)處理功能:包括數(shù)據(jù)查詢功能、數(shù)據(jù)存儲功能、數(shù)據(jù)定時上報功能;告警功能:包括實時響應(yīng)功能、告警聯(lián)動處理功能、告警設(shè)置功能、告警確認(rèn)功能、告警存儲功能,操作控制功能,歷史數(shù)據(jù)庫選用Wonderware公司的Industrial SQL Server,主要實現(xiàn)以下功能:數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表功能、歷史數(shù)據(jù)查詢功能、歷史數(shù)據(jù)曲線圖、打印功能。

3.2 下位機設(shè)計

    下位機選用ABB AC31系列PLC,包括CPU模塊和I/O模塊,CPU接收一個或多個指定監(jiān)控中心對設(shè)備的操作控制命令,通過I/O模塊對有關(guān)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的操作控制動作,并向監(jiān)控中心返回操作結(jié)果,下位機主要實現(xiàn)以下功能:

    數(shù)據(jù)采集功能,數(shù)據(jù)查詢功能,定時上報功能,操作控制功能。

3.3 CDMA數(shù)據(jù)傳輸中斷

    CDMA數(shù)據(jù)傳輸中斷選用深圳宏電技術(shù)開發(fā)有限公司的CDMA H7710 DTU該終端具有如下特點:

(1)H7710 DTU直接提供RS232/422/485接口,為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明、全雙工、對等的數(shù)據(jù)傳輸通道。

(2)普通GPRS/CDMA Modem通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網(wǎng),利用PC機的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換,H7710 DTU內(nèi)置自動網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)議處理模塊,無需后臺計算機支持。

(3)H7710 DTU可以實現(xiàn)點-點、點-多點、中心-多點的對等數(shù)據(jù)傳輸,傳輸時延一般小于1s。

(4)H7710 DTU一開始就能自動附著到GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)上,并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路,隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)。

(5)H7000移動數(shù)據(jù)通信可以不依賴于運營商交換中心的數(shù)據(jù)接口設(shè)備,通過Internet網(wǎng)絡(luò)隨時隨地的構(gòu)建覆蓋全中國的虛擬移動數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡(luò)。

    CDMA H7710 DTU在使用前必須設(shè)定出事參數(shù):CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)登陸用戶名和密碼,通信接口參數(shù)、通信服務(wù)器的固定IP地址和端口或者通信服務(wù)器的域名、DTU的在線工作方式等等。

3.4 通信服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)

    通訊服務(wù)器是整個系統(tǒng)的樞紐,主要實現(xiàn)不同協(xié)議之間的數(shù)據(jù)傳輸,通信服務(wù)器的設(shè)計基于OPC標(biāo)準(zhǔn),OPC可理解為過程控制的對象連接和嵌入(OLC for Process Control)是在微軟操作系統(tǒng)下開發(fā)的用于應(yīng)用程序接口的一種技術(shù),基于Client/Server模式,為了實現(xiàn)整個系統(tǒng)的通訊,在通訊服務(wù)器上需要裝3個軟件;Wonderware公司的OPClink,IOServer公司的IOServer,CDMA Server。通訊服務(wù)器的工作過程及各軟件之間的管理如圖2所示。

    下面分別講述通訊服務(wù)器上的3個通訊軟件的功能及應(yīng)用。

3.4.1 OPClink

    OPClink是工作在Windows平臺下的應(yīng)用軟件,主要作用是通過協(xié)議轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)OPC服務(wù)器和InTouch吳志劍的數(shù)據(jù)傳輸。OPCLink可以與現(xiàn)地或者遠(yuǎn)程的OPC服務(wù)器端軟件(如IOServer,RSLinx)進(jìn)行連接,他將InTouch的命令轉(zhuǎn)換成OPC協(xié)議然后發(fā)送到OPC服務(wù)器端軟件,并從OPC服務(wù)器端軟件讀取數(shù)據(jù),返回到InTouch。同樣,OPCLink也可以連接到現(xiàn)地或者遠(yuǎn)程的InTouch。

3.4.2 IOServer

    IOServer的作用是實現(xiàn)不同協(xié)議間的數(shù)據(jù)傳輸,IOServer支持以下14種協(xié)議:Modbus協(xié)議,AB協(xié)議、ASCII協(xié)議、Courier協(xié)議、DNP協(xié)議、GE協(xié)議、HR6000協(xié)議、IEC103協(xié)議、KingFisher協(xié)議、LoopBack協(xié)議、Melsec協(xié)議、Omron協(xié)議、TI505協(xié)議、UCA2協(xié)議。在本系統(tǒng)中,ABB PLC采用的是Modbus協(xié)議、因此,IOServer從CDMA Server上讀取ABB PLC的數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議,傳送給OPCLink。

    IOServer的配置主要包含以下3部分:

(1)Board(接口配置):IOServer支持多種接口,其中最常用的是TCP/IP和串口,在配置接口的時候,需要定義所連接設(shè)備的協(xié)議;

(2)OPC Explorer:提供內(nèi)部測試的平臺,也可進(jìn)行數(shù)據(jù)觀察和監(jiān)視。

(3)OPC Gateway:允許基于不同協(xié)議的各OPC服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸,以及IOServer和某個控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸。

3.4.3 CDMA Server

    在本系統(tǒng)中,使用VisualC++6.0編寫CDMA Server軟件,CDMA Server作為整個系統(tǒng)的通訊樞紐,包括兩部分功能:與IOServer進(jìn)行通訊,與DTU進(jìn)行通訊。

    CDMA Server與IOServer的通訊基于SOCKET編程,采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行傳輸,需要設(shè)置端口和IP地址,IOServer通過此端口和IP地址與CDMA Server建立通訊。

    CDMA Server和DTU之間的通訊使用開發(fā)包中動態(tài)庫wcomm_dll.dll,該文件包括和DTU通訊所需要的全部API函數(shù),包括服務(wù)的啟動、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、關(guān)閉服務(wù)等。

    OPC Server與DTU的通信設(shè)計是基于開發(fā)工具包的用戶程序接口,即動態(tài)鏈接庫cdmagprs.dll,該庫包括了與DTU通信所需要的全部API函數(shù),例如:

start_gprs_server:該函數(shù)用于啟動底層服務(wù),服務(wù)啟動后和DTU通訊,啟動該服務(wù)后,主窗口中要有響應(yīng)消息的函數(shù),以便和底層服務(wù)通訊。

stop_gprs_server:停止服務(wù);

do_read_proc:讀數(shù)據(jù)。底層服務(wù)接收到DTU發(fā)送的數(shù)據(jù)后,會向啟動服務(wù)函數(shù)中指定的DSC的窗口發(fā)送消息,該窗口中的消息響應(yīng)函數(shù)應(yīng)立即調(diào)用讀數(shù)據(jù)函數(shù)將DBU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)讀出;

do_send_user_data:向DTU發(fā)送數(shù)據(jù);

da_close_one_user:關(guān)閉一個DTU終端,令其下線;

do_close_all_user:關(guān)閉所有的在線DTU終端,一般停止服務(wù)前執(zhí)行該API。

    由于Windows基于消息驅(qū)動的,底層服務(wù)接收到遠(yuǎn)端DTU的數(shù)據(jù)后,會向啟動函數(shù)的窗口發(fā)送一個消息,因此,我們可以在程序中定義一個消息響應(yīng)函數(shù)來處理中心與DTU的數(shù)據(jù)傳輸,消息響應(yīng)函數(shù)中,通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫中的數(shù)據(jù)接收函數(shù)和數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)來傳輸數(shù)據(jù),當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后,調(diào)用關(guān)閉服務(wù)函數(shù)來結(jié)束通訊。

4 實驗及結(jié)果分析

    實驗步驟如下:

(1)設(shè)置DTU主要參數(shù):

DTU身份識別碼:139********

在線報告時間間隔:40s

本地通訊端口:5001

最大傳輸包長:1000B

主DSC IP地址:219.229.3.24

(2)在CDMA Server上添加用戶,如圖3所示,其中終端端口與DTU上設(shè)置一致,為5001。網(wǎng)關(guān)出口端口,即CDMA Server與IOServer連接端口設(shè)置為5002。

(3)在IOServer上添加端口與設(shè)備,如圖4所示,在本系統(tǒng)中,由于IOServer和CDMA Server裝在同一臺機子上,因此IP地址設(shè)為127.0.0.1,端口號與CDMA Server提供的端口對應(yīng),即5002。

    經(jīng)過上述步驟,已建立起IOServer和DTU之間的通訊,接下去只需要IOServer和OPCLink上配置具體的Group和Item即可,在此不再贅述。

    本系統(tǒng)已應(yīng)用到實際項目,與有線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:

(1)降低了通訊線路的建設(shè)成本和維護(hù)成本;

(2)提高了系統(tǒng)的靈活性,監(jiān)控范圍不受地域限制,節(jié)點控制目標(biāo)可以任意擴充。

(3)通訊線路比較穩(wěn)定,不易發(fā)生通訊故障,就算出現(xiàn)問題,也能迅速發(fā)現(xiàn)和排除。

5 結(jié)論

    相信隨著CDMA無線通信的高速發(fā)展和3G牌照的發(fā)布,必將引領(lǐng)無線通訊的潮流,而基于CDMA無線通信的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),將會有更加廣泛的應(yīng)用。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉