重慶大學(xué)碩士論文 中文摘要 摘要 隨著無線遠(yuǎn)程通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、交流電機(jī)變頻調(diào)速、單片機(jī)等技術(shù)的不斷 發(fā)展完善，供水行業(yè)的控制水平經(jīng)歷了革命性的飛躍。本文在現(xiàn)有的變頻調(diào)速恒 壓供水系統(tǒng)基礎(chǔ)上，提出了一種功能更加完善的供水系統(tǒng)一匣壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)，它具有遠(yuǎn)程通信功能、遠(yuǎn)程測試功能、遠(yuǎn)程控制功能和故障診斷功能。它 不但能根據(jù)用水用戶的實際要求進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，滿足用戶的實際要求，為用戶提 供高質(zhì)量的供水服務(wù)，解決了當(dāng)前存在的許多地方供水壓力達(dá)不到要求的矛盾； 而且還對該系統(tǒng)中的多種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷，從而及時得到供水系統(tǒng)中的各 種故障信息并對故障進(jìn)行及時處理，保證該系統(tǒng)的正常運行，相信它將是現(xiàn)代供 水系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)是無線遠(yuǎn)程通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、故障診斷技 術(shù)、測試技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)在設(shè)備測試系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。 該恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信設(shè)備是自己研發(fā)的g p r s 調(diào)制解調(diào)器，它 是當(dāng)前最熱和最新的通信技術(shù)之一，它是無線遠(yuǎn)程通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技 術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。該設(shè)備的設(shè)計方法還處于萌芽和保密階段，它的 設(shè)計和應(yīng)用是本課題的研究重點和創(chuàng)新之處。本文從工程角度綜合考慮了該設(shè)備 的易操作性、可移值性、通信可靠性及實際成本等諸多因素，其通信的可靠性和 實際成本均在同行中處于領(lǐng)先水平，為恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計了高性能的通 信設(shè)備，該設(shè)備也可以應(yīng)用到其它工業(yè)設(shè)備和儀器儀表中。由于該設(shè)各采用了結(jié) 構(gòu)化程序設(shè)計方法，其嵌入在單片機(jī)中的t c p n p 、p p p 程序代碼還可方便地移植 到單片機(jī)對m o d e m 等上網(wǎng)設(shè)備的控制系統(tǒng)中。本文所研究和設(shè)計的g p r s 調(diào)制 解調(diào)器通信可靠，硬件成本低，已在供水系統(tǒng)和儀器儀表中得到了實際應(yīng)用，而 且其應(yīng)用效果很好。本文詳細(xì)地介紹了該g p r s 調(diào)制解調(diào)器的硬件、軟件設(shè)計方 法及其在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。 由于該系統(tǒng)的功能多，需測試的信號也比較多，包括壓力、流量、溫度、振 動、液位、轉(zhuǎn)速，本文詳細(xì)地給出它們的硬件測試電路和軟件處理方法，通過軟 件的校正處理提高了測試信號的精度。本文也對變頻技術(shù)和故障診斷技術(shù)進(jìn)行了 一定的探討，設(shè)計了變頻器的硬件電路，對電動機(jī)的故障診斷方法也作了一定的 探討。 關(guān)鍵詞：g p r s 調(diào)制解調(diào)器，t c p i p ，p p p ，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，故障診斷，恒壓供水 蓬庚大學(xué)頓士學(xué)位論文 英文掩磐 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e mo f t h er a d i ot e l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h ec o m p u t e r n e t w o r k t e c h n o l o g y ，t h e v f s p e e dr e g u l a t i o nt e c h n o l o g yo f a cm o t o r , t h es c m t e c h n o l o g y ，t h ec o n t r o l l i n g l e v e lo f w a t e r s u p p i yi n d u s t r ye x p e r i e n c e s ar e v o l u t i o n a r y l e a p t h i sp a p e rb r i n g f o r w a r dan e ww a t e r s u p p l ys y s t e m - - c o n s t a n tp r e s s u r ew a t e r s u p p l y r e m o t em o n i t o ra n d c o n t r o l l i n gs y s t e mb a s i n g o nv f s p e e dr e g u l a t i o nc o n s t a n t p r e s s u r e w a t e r s u p p l ys y s t e m o f e x i t i n g i th a st e l e c o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n ，r e m o t e m e a s u r i n g a n d c o n t r o l l i n gf u n c t i o na n df a u l td i a g n o s i sf u n c d o n i t c a r tn o t o n l y c o n t r o l a c c o r d i n g t ot h ef a c to f c o n s u m e ri nt h ed i s t a n c et os o l v et h ec o n t r a v e n t i o no f w a t e r s u p p l yp l ：e s s u t en o t 掰i o 母鱖, b u ta l s of o u n d f a u l to f i ti nt i m e ，tb e l i e v et h i s s y s t e m w i l lb et h ed e v e l o p m e n tc u r r e n to f w a t e r s u p p l ys y s t e m t h i s s y s t e mt a k e st h eg p r sm o d e r n ，w h i c h w a ss t u d i e da n d d e s i g n e db y m y s e l f ，a s i t sc o m m u n i c a t i o n e q u i p m e n t g p r sm o d e m ，w h o s ed e s i g nm e t h o d i si nt h e b u da n ds e c r e tp h a s e ，i sc u r r e n t l yo n eo f t h em o s th o ta n dn e wc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y a n di t sd e s i g na n d a p p l i c a t i o na r et h e r e s e a r c he m p h a s e sa n di n n o v a t i o n p o i n t o ft h i sp a p e r 。t h i s p a p e rc o n s i d e r sf u l l ym a n e u v e r a b i l i t y , r e l i a h i l i t ya n d c o s to f t h eg p r sm o d e m b o t ht h e r e l i a b i l i t ya n d c o s to f t h eg p r sm o d e ma r e k e e p i n g a h e a d i td e s i g n s h i g h - p o w e r e dc o m m u n i c a t i o nf o rc o n s t a n tp r e s s u r ew a t e rs u p p l ym o n i t o r i n g a n dc o n t r o l l i n g s y s t e m i na d d i t i o n , t h eg p r s m o d e mc a l l a p p l y o t h e rf i e l d s ，s u c ha s i n s t r u m e n ta n dm e t e r t h i s p a p e r i n t r o d u c e si nd e t a i ln o t o n l y i t sd e s i g no f h a r d w a r e a n ds o r w a r eb u ta l s oi t sa p p l i c a t i o ni nw a t e r s u p p l ys y s t e m + b e c a u s et h ef u n c t i o no f t h i ss y s t e mi sm i g h t i n e s s ，t h es i g n a l s ，w h i c hn e e d m e 既i s t l r e ， i n c l u d e p r e s s u r e ，f l u x ，t e m p e r a t u r e , v i b r a t i o n ，h eh e i g h to f l i q u i d ，r o t a t es p e e d t h i s p a p e rd e s i g n st h e i r sm e a s u r e c i r c u i ta n dd e w i n gw i t hm e t h o do fs o f t w a r e t h i s p a p e r a l s od i s c u s s e st h ev f s p e e dr e g u l a t i o nt e c h n o l o g yo f a cm o t o r a n dt h ef a u l t d i a g n o s i s t e c h n o l o g y t h eg p r s m o d e m ，w h i c h t h i sp a p e rs t u d i e sa n d d e s i g n s ，h a sa p p l i c a t i o ni nw a t e r s u p p l ys y s t e ma n d i n s t r u m e n ta n di tw o r k s v e r yw e l l k e 姆o r d s ：g p r sm o d e m , t c p i p ，p p p ，r e m o t em o n i t o r a n d c o n t r o l l i n gs y s t e m , f a u l td i a g n o s i s ，c o n s t a n t p r e s s u r ew a t e rs u p p l y - 穗 重慶大學(xué)碩士論文 1 緒論 1 緒論 1 1 課題的背景和發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 1 1 1 課題的背景 由于遠(yuǎn)程通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)、通信技術(shù)和故障診斷技術(shù)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域，使各種設(shè)備除了完成它們原先 的功能以外，還具有遠(yuǎn)程通信功能和故障診斷功能，使其功能更加完善，更加穩(wěn) 定可靠。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)使人們能夠在遠(yuǎn)方實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測試和遠(yuǎn) 程控制，避免了人們?yōu)榱吮O(jiān)視設(shè)備而處于非常惡劣的環(huán)境中，其優(yōu)點是顯而易見 的。現(xiàn)在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛使用的通信方式很多，通信距離有遠(yuǎn)有近，通信方式 有有線通信和無線通信。當(dāng)前人們廣泛使用的通信技術(shù)主要有：紅外線技術(shù)、藍(lán) 牙技術(shù)、電話調(diào)制解調(diào)器、無線數(shù)傳m o d e m 、手機(jī)和g s m 、g p r s 的短消息和 無線數(shù)據(jù)通信等。 監(jiān)測診斷技術(shù)日趨成熟，在各種大型設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用?；谀：碚?和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷技術(shù)也在實踐中得到應(yīng)用。開展監(jiān)測診斷技術(shù)的意義主要 有：可以避免重大事故；利用監(jiān)測診斷系統(tǒng)的分析結(jié)果及預(yù)報情況可及時準(zhǔn)備備 品備件，及時處理有關(guān)故障，做到該修就修；如果設(shè)備有故障，通過監(jiān)測診斷系 統(tǒng)可以迅速查明故障原因、故障部位并能預(yù)測故障影響。監(jiān)測診斷系統(tǒng)可實時動 態(tài)顯示各監(jiān)測數(shù)據(jù)，向系統(tǒng)管理員及時提供測試信息，便于系統(tǒng)管理員的靈活處 理。如果監(jiān)控系統(tǒng)具有故障診斷功能，除了具有遠(yuǎn)程測量、控制功能以外，還能 及時發(fā)現(xiàn)故障和確定故障部位，能及時維修故障設(shè)備，從而完全取代人的現(xiàn)場作 用。 變頻理論成熟，變頻技術(shù)在供水系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了水泵電機(jī)的 無級調(diào)速，并且各種專用和通用變頻器紛紛走向市場。 1 1 2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 當(dāng)前的供水方式主要有水塔供水、水箱供水、壓力供水，其中壓力供水又包 括氣壓供水和變頻調(diào)速恒壓供水。 水塔供水和水箱供水的技術(shù)基本上發(fā)展成熟，它們也是當(dāng)前供水的主要方式。 水塔、水箱供水的缺點是投資規(guī)模大，周期長，建筑施工困難，而且無法對某些 地方供水，其優(yōu)點是壓力比較穩(wěn)定且有儲水。氣壓供水系統(tǒng)是用氣壓罐取代原來 的水塔或水箱的作用，利用密閉壓力水罐中的空氣的壓力作用把壓力水罐中的儲 重慶大學(xué)碩士論文1 緒論 水壓到管網(wǎng)中去。氣壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點是靈活性大，建設(shè)快，無污染；其缺點是 需用金屬制造，投資大，壓力變化大等。近年來隨著交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的成 熟、普及和應(yīng)用，其產(chǎn)品已用來更新改造傳統(tǒng)供水系統(tǒng)，使我國的供水行業(yè)技術(shù) 的裝備水平經(jīng)歷了一次飛躍。變頻調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)了水泵電機(jī)無級調(diào)速，根據(jù)水泵 出口的壓力情況自動調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保持水壓恒定以滿足人們對供水 系統(tǒng)的高要求。新型恒壓供水系統(tǒng)( 采用變頻調(diào)速技術(shù)的供水系統(tǒng)) 與傳統(tǒng)的水 塔、高位水箱或氣壓供水系統(tǒng)相比，無論是投資的規(guī)模，運行的經(jīng)濟(jì)性，可靠性， 穩(wěn)定性和自動化程度等方面都優(yōu)于水塔供水系統(tǒng)和水箱供水系統(tǒng)，而且還有顯著 的節(jié)能效果。天津大學(xué)碩士安大偉口卸和天滓大學(xué)碩士王秀芝”4 1 對變頻調(diào)速恒壓 供水系統(tǒng)的控制理論和控制方法作了較為深入的探討，把模糊控制理論應(yīng)用到了 恒壓供水系統(tǒng)中，是恒壓供水系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展方向。北京理工大學(xué)碩士黃鴻 ”探討了電力線載波技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。采用電力線載波技術(shù)實現(xiàn)供水系 統(tǒng)的通信功能，其運行成本雖然低，但它的通信可靠性比較差，該通信方式還未 得到推廣。鄭應(yīng)文 3 6 1 對變頻調(diào)速的控制算法進(jìn)行了較為深入的研究，得到了節(jié)能 的最優(yōu)算法。 總之，新型恒壓供水系統(tǒng)除了實現(xiàn)恒壓供水外，還具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，但它 們的功能還不夠完善。本文在現(xiàn)有的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)基礎(chǔ)上，提出了一種 功能更加完善的供水系統(tǒng)一叵壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，它具有遠(yuǎn)程通信功能、遠(yuǎn) 程測試功能、遠(yuǎn)程控制功能和故障診斷功能。它不但能根據(jù)用水用戶的實際要求 進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，滿足用戶的實際要求，為用戶提供高質(zhì)量的供水服務(wù)，解決了當(dāng) 前存在的許多地方供水壓力達(dá)不到要求的矛盾；而且還對該系統(tǒng)中的多種設(shè)備進(jìn) 行遠(yuǎn)程故障診斷，從而及時得到供水系統(tǒng)中的各種故障信息并對故障進(jìn)行及時處 理，保證該系統(tǒng)的正常運行，相信它將是現(xiàn)代供水系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)是無 線遠(yuǎn)程通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、故障診斷技術(shù)、測試技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)在設(shè) 備測試系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。 1 2 課題的創(chuàng)新的意義 課題的創(chuàng)新：一是提出了基于無線遠(yuǎn)程通信技術(shù)、變頻技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)和監(jiān)測診斷技術(shù)的恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，它是無線遠(yuǎn)程通信技術(shù)、變頻技術(shù)、 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和故障診斷技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，實現(xiàn)了對恒壓供水系統(tǒng)的 遠(yuǎn)程監(jiān)測和遠(yuǎn)程診斷；二是設(shè)計了當(dāng)前最熱和最新的通信設(shè)備一g p r s 調(diào)制解調(diào) 器，它的設(shè)計和應(yīng)用還處于萌芽和保密階段，它是無線遠(yuǎn)程通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，為恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計了高性能的通信設(shè)備， 重慶大學(xué)碩士論文1 緒論 解決了恒壓供水系統(tǒng)通信距離受到限制的矛盾。本文從工程角度綜合考慮了該設(shè) 備的易操作性、可移值性、通信可靠性及實際成本等諸多因素，其通信的可靠性 和實際成本均在同行中處于領(lǐng)先水平，為恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計了高性能的 通信設(shè)備，該設(shè)備也可以應(yīng)用到其它工業(yè)設(shè)備和儀器儀表中。由于該設(shè)備采用了 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，其嵌入在單片機(jī)中的t c p i p 、p p p 程序代碼還可方便地移 植到單片機(jī)對m o d e m 等上網(wǎng)設(shè)備的控制系統(tǒng)中。本文所研究和設(shè)計的g p r s 調(diào) 制解調(diào)器通信可靠，硬件成本低，己在供水系統(tǒng)和儀器儀表中得到了實際應(yīng)用， 而且其應(yīng)用效果很好。 課題的意義：首先，由于該系統(tǒng)的通信距離不受限制和不需要人員的現(xiàn)場作 用，從而可以把恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的供水設(shè)施深埋地下，再在該系統(tǒng)上面種 上花草，達(dá)到了美化環(huán)境的作用；其次，提高了恒壓供水系統(tǒng)的適應(yīng)能力，該恒 壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的壓力值可以根據(jù)用水用戶的具體要求由上位機(jī)隨時修改， 解決了有些地方供水壓力達(dá)不到要求的矜持，為用水用戶提供高質(zhì)量的供水服務(wù)： 最后，由于該系統(tǒng)具有監(jiān)測診斷功能，使該系統(tǒng)便于維護(hù)，系統(tǒng)出現(xiàn)故障后能及 時維修，甚至做到提前維修，使系統(tǒng)的故障時間可大大縮短，保證了供水系統(tǒng)的 正常運行。 1 3 課題的主要研究內(nèi)容 無線遠(yuǎn)程通信技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)g p r s 調(diào)制解調(diào)器的軟、硬件設(shè)計及其 在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。 壓力、流量、液位、溫度、振動、轉(zhuǎn)速的測試技術(shù)及智能傳感器的校正處理 方法 通信的可靠性糾錯碼的原理和軟件實現(xiàn)，主要是c r c ( 循環(huán)冗余編解碼原理 及其軟件實現(xiàn)) 工程信號分析處理原理及其軟件實現(xiàn)( 主要是f f t 的c 語言和匯編語言的軟 件實現(xiàn)) p i i ) 控制 故障診斷技術(shù)它包括交流電動機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、管網(wǎng)漏等的故障 診斷 1 4 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)( 本文所研究和設(shè)計的) 的組成 1 4 1 系統(tǒng)的組成 重慶大學(xué)碩士論文1 緒論 本文研究的恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由恒壓供水主控制系統(tǒng)( 由計算機(jī)、上網(wǎng)設(shè) 備和上位機(jī)軟件等組成) 、遠(yuǎn)程通信設(shè)備和恒壓供水子系統(tǒng)組成。子系統(tǒng)除了完 成恒壓供水功能外，還將通過通信設(shè)備向主控制系統(tǒng)發(fā)回實際供水壓力、水位、 流量、溫度、故障情況等重要信息，還包括向主控制系統(tǒng)發(fā)回開機(jī)自檢和定期自 檢信息以及報警信息等。主控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)子系統(tǒng)送回的實際壓力值和水位信 息對子系統(tǒng)的設(shè)定壓力值進(jìn)行調(diào)整，能對子系統(tǒng)發(fā)回的報警信息進(jìn)行及時處理。 遠(yuǎn)程通信設(shè)備由m c 3 5 模塊和單片機(jī)系統(tǒng)組成。 本文研究的子系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、檢測電路、變頻電路、電機(jī)控制電路四部分 組成。檢測電路包括壓力傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、液位傳感器、流量 傳感器和振動傳感器，運算放大電路，脈沖信號處理電路、a d 轉(zhuǎn)換電路組成； 它完成相應(yīng)信號的采集、放大、整形、a d 轉(zhuǎn)換等處理。變頻電路由8 2 5 3 、5 5 5 振蕩電路、s p w m 芯片、i p m 模塊組成，它根據(jù)單片機(jī)送來的信號輸出對應(yīng)幅度、 頻率的三相交流電以供異步電動機(jī)用。電機(jī)控制電路由接觸器、按鈕開關(guān)等組成， 根據(jù)單片機(jī)送來的控制信號啟動異步電動機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)由看門狗、時鐘電路、 復(fù)位電路等組成：它對檢測電路送來的信號作進(jìn)一步處理，并根據(jù)測試信號和主 u v w j ，l 上 變頻 器 d a c 轉(zhuǎn)換 模塊 轉(zhuǎn)速 傳感 器 加速 度傳 感器 溫度傳 感器 主囂h 至步電機(jī)l ：竺 a t 8 9 s 5 2ug p r s a d 轉(zhuǎn)換 模塊 程序控制 放大器 壓力傳 感器 流量傳 感器 水位傳 感器 圖1 - 1恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的組成框圖 g p r s 網(wǎng)絡(luò) 上網(wǎng)設(shè)備 t 電平轉(zhuǎn)換電路 t 計算機(jī) 系統(tǒng)送來的控制信號對變頻電路和電機(jī)驅(qū)動電路進(jìn)行控制；根據(jù)電機(jī)的振動情況， 采用故障診斷技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行故障診斷。 1 4 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的組成框圖 見圖卜1 1 4 3 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖 圖l - 2恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖 1 4 4 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能 遠(yuǎn)程通信功能 由于該恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用g p r s 調(diào)制解調(diào)器和i n t e m e t 來實現(xiàn)監(jiān)控 中心和恒壓供水子系統(tǒng)之間的通信，故障其通信距離基本上不受限制，真正實現(xiàn) 遠(yuǎn)程通信，并且不需要輔架線路。 遠(yuǎn)程檢測和測試功能 通過對供水子系統(tǒng)中的流量參數(shù)測量，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程抄表并便于統(tǒng)計水資源的 損耗情況；能對該系統(tǒng)的出水壓力進(jìn)行檢測，從而通過p i d 控制方法實現(xiàn)恒壓供 水；能對溫度、電機(jī)的振動、轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，從而對電機(jī)、管網(wǎng)等進(jìn)行故障診斷； 能對液位進(jìn)行測量，從而防止電機(jī)無水時空轉(zhuǎn)。 變頻功能 重慶大學(xué)碩士論文1 緒論 采用變頻方式實現(xiàn)恒壓供水，供水系統(tǒng)采用一臺變頻器，三臺異步電動機(jī)進(jìn) 行恒壓供水，從而實現(xiàn)節(jié)能；它和遠(yuǎn)程控制方構(gòu)成閉環(huán)控制，主控制站可對供水 系統(tǒng)的壓力初始值進(jìn)行設(shè)置，從而調(diào)節(jié)方便，可根據(jù)用戶的具體情況隨時對供水 的重要參數(shù)進(jìn)行修改。 遠(yuǎn)程故障診斷功能 能根據(jù)溫度、電機(jī)的振動情況對電機(jī)進(jìn)行故障診斷；能根據(jù)變頻器的工作情 況對變頻器進(jìn)行故障診斷：能根據(jù)對存儲器的讀寫操作情況對存儲器進(jìn)行故障診 斷。 遠(yuǎn)程控制功能 能選擇遠(yuǎn)程控制和單片機(jī)恒壓供水子系統(tǒng)自動控制，當(dāng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障時 可由單片機(jī)子系統(tǒng)自動控制；能選擇手動控制和恒壓供水系統(tǒng)控制，當(dāng)變頻器出 現(xiàn)故障后可選擇手動控制，防止供水系統(tǒng)不能供水的情況；另外采用一臺變頻器， 三臺異步電動機(jī)進(jìn)行供水，進(jìn)一步防止一臺電機(jī)故障后出現(xiàn)不能供水的情況。 重慶大學(xué)碩士論文 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 2 1 移動通信技術(shù)的發(fā)展 2 1 1 各種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)的優(yōu)缺點及恒壓供水監(jiān)控制系統(tǒng)的通信 特點 各種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)的優(yōu)缺點 當(dāng)前的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)中的有線通信方式有：m o d e m 、a d s l 、寬帶網(wǎng)等； 無線通信方式主要有：無線載波通信、g s m 和g p r s 的短消息、g p r s 的數(shù)據(jù)分 組業(yè)務(wù)等。 有線通信中的寬帶網(wǎng)、a d s l 、m o d e m 等的通信速度高，通信流量越大其 通信費用則相對越低。寬帶網(wǎng)的通信速度最快，通信費用通常以月進(jìn)行計算； a d s l 的通信速度次之，其通信費用可以以包月方式或按上網(wǎng)時間進(jìn)行計費，如 果通信時間在1 0 0 小時以內(nèi)，它的通信費用比寬帶網(wǎng)便宜一些；m o d e m 是有線 通信方式中通信速度最慢，通信費用最貴的一種。由于有線通信需要接線纜，它 們不宜于嵌入到儀器儀表中。 無線通信方式中的g s m 短消息是當(dāng)前儀器儀表中使用得最多的一種通信方 式，因為它通信不受距離限制，如果通信數(shù)據(jù)量少時其通信費用比較低，它不需 要月租，但它的通信速度慢，如果通信數(shù)據(jù)多的話，如一個月內(nèi)的通信容量達(dá)到 1 m b ，其通信費用將成為最貴。如果一個月的通信信息量在幾十兆以內(nèi)的話，采 用g p r s 的無線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的話，其通信費用比有線通信方式便宜，而且它可 時時在線，其通信費用按流量進(jìn)行計算，如果通信流量太大的話，其通信費用比 上述的有線通信方式貴。g s m 、g p r s 由于采用的是公網(wǎng)，其組網(wǎng)方便，而且無 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)問題。無線載波通信方式不需要通信費用，如果通信距離比較近，其硬 件成本比g p r sm o d e m 稍微便宜一些，但如果通信距離比較遠(yuǎn)，它需要采用中 繼器進(jìn)行中繼，則其組網(wǎng)成本將大大增加，它的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費用比較高。 恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)的通信特點 它的通信特點主要是要求時時在線，通信信息量不是很大。它的具體情況如 下：由于恒壓供水監(jiān)控需要時時對供水系統(tǒng)的壓力和各種工作設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控 制，它要求時時在線，要求各供水子系統(tǒng)與控制中心一直保持通信狀態(tài)；恒壓供 水監(jiān)控制系統(tǒng)要傳送的信息主要有：壓力、溫度、液位、電機(jī)的振動和轉(zhuǎn)速、流 量、故障診斷信息和控制信息，壓力如變化不大的話，可長時間不傳送，只要液 重慶大學(xué)碩士論文 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 位、溫度在正常情況下，也可不傳送，流量可一個月傳幾次就行了，電機(jī)的振動 和轉(zhuǎn)速可在一定時間內(nèi)上傳一次，也可由恒壓供水子系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷后，上傳 故障診斷結(jié)果?？傊銐汗┧O(jiān)控系統(tǒng)雖然要傳送的信息比較多，但實際通信信 息量并不很大。 恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式 根據(jù)該系統(tǒng)的特點，要求時時在線，通信信息量不大，采用g p r s 的數(shù)據(jù)分 組業(yè)務(wù)進(jìn)行通信比較好，其通信費用一個月不會超過5 0 元。 2 1 2 移動數(shù)據(jù)通信新技術(shù) 近年來，隨著i n t e r n e t 的普及，i n t e r n e t 上為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)( 如e m a i l 、文件傳送、 w e b 瀏覽等) 急劇猛增。另一方面，在移動通信領(lǐng)域，g s m 的全球用戶數(shù)還在 逐年增加，3 g 系統(tǒng)的研發(fā)就己在緊鑼密鼓地進(jìn)行中，實現(xiàn)全球無縫漫游的個人寬 帶移動通信已經(jīng)指日可待。在人們對移動性和各種數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)不斷提出需求的 同時，推動了移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)的向前發(fā)展。i n t e m e t 與移動通信的結(jié)合已經(jīng)成為 當(dāng)前熱點的研究課題之一。 移動數(shù)據(jù)通信的發(fā)展趨勢主要是三個方面：一個是在以電話為主的蜂窩移動 通信系統(tǒng)中增加傳送數(shù)據(jù)的能力：另一個是移動i n t e m e t 技術(shù)；還有就是第三代 寬帶移動通信技術(shù)。 2 1 3 移動數(shù)據(jù)通信的發(fā)展 第一代模擬移動通信中的c d p d 系統(tǒng) c d p d 是在a m p s 模擬蜂窩移動電話網(wǎng)上提供分組數(shù)據(jù)服務(wù)的一種系統(tǒng)。它 在不影響話音的前提下，利用蜂窩系統(tǒng)中未被使用的資源提供數(shù)據(jù)通信。c d p d 的信道速率為1 9 2 k b i t s ，實際的信息傳輸速率只有1 0 一一1 3 k b i t s 。c d p d 的基本原 理是按一定的規(guī)則，把要傳送的數(shù)據(jù)分割成若干定長的數(shù)據(jù)段，并給每一數(shù)據(jù)段 加上收、發(fā)終端地址及其他控制信息，以“分組”為單位，在a m p s 的空閑信道 上進(jìn)行傳輸。 第二代數(shù)字移動通信中的g p r s 、c d g e 雖然目前g s m 的用戶數(shù)還在增加，但2 g 的制造商和運營商已經(jīng)感受到3 g 即將面市的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)了，因此他們千方百計尋找增強第二代系統(tǒng)的技術(shù)，提高其 無線數(shù)據(jù)傳輸能力和網(wǎng)絡(luò)容量，開辟新的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以延長2 g 系統(tǒng)的生成r 時間，并為向3 g 平滑過渡作好準(zhǔn)備。第二代向第三代演進(jìn)的策略是把i m t 5 0 0 0 的部分服務(wù)引入到第二代系統(tǒng)中。然后在增加頻譜有效性和靈活性的基礎(chǔ)上演進(jìn) 或更新到3 g 寬帶，以提供全部i m t 2 0 0 0 的服務(wù)。 重慶大學(xué)碩士論文2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) g s m 演進(jìn)中的高速數(shù)據(jù)服務(wù)主要有三種：h s c s d ( 高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)) 、 g p r s ( 通用分組無線業(yè)務(wù)) 和e d g e ( 增強數(shù)據(jù)率的全球演進(jìn)技術(shù)) 。h s c s d 是電路交換方式的高速數(shù)據(jù)服務(wù)，使用時隙捆綁技術(shù)，最多可使用4 個時隙，使 數(shù)據(jù)率達(dá)到5 7 6 k b i t s 。g p r s 是分組交換方式的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可占用l 8 個時 隙，有4 種編碼方式，信道速率最高可達(dá)1 7 1 2 d b i v s 。e d g e 是一種提供更高數(shù) 據(jù)速率的全球演進(jìn)技術(shù)，同樣采用t d m a 技術(shù)，其幀結(jié)構(gòu)與g s m 相同。每載波 帶寬2 0 0 k h z ，采用8 p s k 調(diào)制，使每時隙可傳4 8 k b i t s 甚至6 9 2 d b i t s ，如集中8 個時隙，數(shù)據(jù)率可達(dá)到3 8 4 k b i t s 。 移動i p 、w a p 和b l u e t o o t h 移動l p 將是最終徹底實現(xiàn)移動接入i n t e m e t 的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它是基于i p v 6 的，具有1 2 8 位的地址空間。巨大的地址空間將足夠為全球每一個手機(jī)( 甚至包 括其他家用電器) 分配一個i p 地址，建立起點對點的連接。移動i p 在i p 網(wǎng)絡(luò)中 增加了移動節(jié)點、本地代理和外地代理3 個功能實體。移動l p 協(xié)議主要完成3 個功能：代理發(fā)現(xiàn)、注冊和遂道技術(shù)。移動m 是i p 網(wǎng)絡(luò)宏移動性問題的標(biāo)準(zhǔn)， 不是針對微移動性的解決方案，因此應(yīng)用下一代無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中存在一些局限性， 主要是移動i p 不支持無縫移動，不支持永遠(yuǎn)在線被動連接，不支持尋呼。 w a p 稱為無線應(yīng)用協(xié)議，它是一套開放的統(tǒng)平臺，使用戶能夠容易地獲取 各種互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)。w a p 定義了一整套軟硬件接口，使用移動電話來收發(fā)電子 郵件及瀏覽i n t e m e t 。w a p 支持絕大多數(shù)無線設(shè)備和多種移動網(wǎng)絡(luò)以及未來的第 三代移動通信，其標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容是：w a p 應(yīng)用環(huán)境；w a p 通信協(xié)議；無線電 話應(yīng)用。 b l u e t o o t h 是種小范圍的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，它可以使各種通信設(shè)備、計算機(jī)及 其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)甚至家用電器用無線方法聯(lián)接起來。它采用 2 4 g h z l s m 頻段，g f s k 調(diào)制和跳頻技術(shù)、前向糾錯及a r q 、t d d 方式，基帶 協(xié)議為電路交換與分組交換相結(jié)合。t d m a 每時隙o 6 2 5 u s ，基帶數(shù)據(jù)速率能達(dá) 到1 m b i t l s ，支持6 4 k b i t s 的實時話音傳輸。發(fā)射功率分為l m w 、2 5 m w 、3 m w 三個等級，傳輸距離1 0 1 0 0 m 。藍(lán)牙使用全球統(tǒng)一的4 8 位設(shè)備識別碼。藍(lán)牙的 組網(wǎng)原則為主從網(wǎng)絡(luò)，利用t d m a 一個主站可同時和7 個從站進(jìn)行通信。 第三代移動通信系統(tǒng)中的寬帶移動數(shù)據(jù)通信 要提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)，最根本的條件還是要有足夠的頻率資源。i m t 2 0 0 0 確定的基本帶寬為5 m h z ，服務(wù)目標(biāo)是在移動車輛環(huán)境下提供1 4 4 k b i t s ，在步行 環(huán)境下為3 8 4 k b i t s ，在室內(nèi)環(huán)境下為2 0 4 8 m b i t s ，在衛(wèi)星移動環(huán)境下為9 6 k b i t s 。 因此，在第三代系統(tǒng)中，將能更好地提供包括話音、文字、圖像、視頻在內(nèi)的多 媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 重慶大學(xué)碩士論文 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 2 2g p r s 調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計 它包括g p r s 調(diào)制解調(diào)器的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。 2 2 1g p r s 調(diào)制解調(diào)器的硬件設(shè)計 其硬件主要包括：微處理器8 7 5 8 、看門狗芯片5 0 4 5 ，3 2 k 的r a m 、西門予 公司的m c 3 5 、電平匹配電路和緩沖放大電路等組成。其具體組成框圖如圖2 1 所示： 圖2 1m o d e m 硬件組成框圖 各部分作用：微處理器8 7 5 8 ，它的主要配置如下：3 2 k f l a s h ，4 0 個可用引腳， 3 個通用定時計數(shù)器等，由于該單片機(jī)只有一個串口，故需擴(kuò)展一個串口，一個 用來和m c 3 5 通信，另一個用來和終端設(shè)備通信；緩沖驅(qū)動電路起放大和脈沖整 形作用；電平匹配電路實現(xiàn)5 v 電源電壓與m c 3 5 的3 3 v 供電電壓的匹配；m c 3 5 是西門子公司生產(chǎn)的b 類g p r s 模塊，它除了g s m 模塊原有的功能外，還支持 分組業(yè)務(wù)功能，其詳細(xì)功能請見參考文獻(xiàn)”| l6 1 ：s i m 卡，必須是支持g p r s 業(yè)務(wù) 的全球通等，并需在移動營業(yè)廳申請g p r s 業(yè)務(wù)，可拔打1 8 6 0 進(jìn)行電話咨詢；看 門狗芯片5 0 4 5 ，用來防止程序跑飛和保存口地址、端口號等重要參數(shù)；r a m 用 來保存臨時數(shù)據(jù)；m a x 2 3 2 實現(xiàn)單片機(jī)串口和計算機(jī)串口之間的電平匹配。 硬件電路的詳細(xì)設(shè)計請見附錄中的g p r s 調(diào)制解調(diào)器的電路原理圖。一些關(guān) 鍵元件的作用介紹如下：單片機(jī)8 7 5 8 ，該設(shè)備的控制器件，它的串口和m c 3 5 模 塊的串口相連，實現(xiàn)m c 3 5 模塊和單片機(jī)系統(tǒng)之間的通信，它的另外一個模擬串 口和外設(shè)之間通信；雙四選一芯片4 0 5 2 ，單片機(jī)系統(tǒng)可選擇和m c 3 5 模塊的串口 或終端設(shè)備的串口；帶施密特觸發(fā)器7 4 h c l 4 d ，起緩沖和整形作用；放大電路 t 2 用來激活m c 3 5 模塊；放大電路t 1 用來m c 3 5 模塊是否被激活；m a x 2 3 2 實 現(xiàn)單片機(jī)串口和計算機(jī)串口之間的電平匹配。 2 2 2g p r s 調(diào)制解調(diào)器的軟件設(shè)計 重慶火學(xué)碩士論文2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 通信協(xié)議 單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)嵌的主要協(xié)議有：t c p i p 協(xié)議1 7 1 1 9 1 ，它包括網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議i p 協(xié)議， 運輸層協(xié)議采用面向連接的t c p 協(xié)議，采用t c p 協(xié)議的目的是提高數(shù)據(jù)通信的 可靠性，鏈路層采用h d l c ( 高級數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議) ；p p p 協(xié)議5 1 】【2 1 1 3 “4 1 ( l c p s 、 n c p s 、p a p 或c h a p ) ，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的拔號功能，完成m o d e m 和網(wǎng)絡(luò) 之間必要的數(shù)據(jù)交換。 軟件設(shè)計 1 ) 單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖 如圖2 2 所示，虛線框內(nèi)為g p r s 部分。 2 ) 軟件設(shè)計的總體思路 整個軟件采用模塊化設(shè)計，以提高其可維護(hù)性和可重用性，軟件包括初始化 模塊、數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)模塊( 它又包括很多個子模塊) 和短消息模塊。為了提高該 軟件的可移值性采用c 5 1 語言進(jìn)行代碼的編寫；為了降低成本( 主要是減少代碼 空間) ，采用自己編寫的p p p 和t c p i p 代碼。由于該單片機(jī)系統(tǒng)只完成通信功 能，故采用單線程機(jī)制( 即基本上是等待接收數(shù)據(jù)，收到后進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn) 發(fā)后又等待接收數(shù)據(jù)) ，以提高可靠性和實時性。 3 ) 數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)模塊設(shè)計 該模塊的主要功能：一是把終端設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)按g p r s 要求的數(shù)據(jù)格式傳 給m c 3 5 模塊，它的主要數(shù)據(jù)是：終端設(shè)備要求傳送的數(shù)據(jù)，t c p 數(shù)據(jù)報頭，i p 數(shù)據(jù)報頭，數(shù)據(jù)幀幀頭。二是對m c 3 5 模塊送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、應(yīng)答、轉(zhuǎn)發(fā)給 終端設(shè)備，其處理的主要內(nèi)容是：去掉數(shù)據(jù)幀幀頭，i p 數(shù)據(jù)報報頭，t c p 數(shù)據(jù)報 報頭。三是對m c 3 5 模塊進(jìn)行初始化。四完成l c p 配置、完成n c p 配置和p a p 配置。五是和監(jiān)控中心建立t c p 連接。 單片機(jī)系 自定義的接口命令 m c 3 5 模 n c p 配置幀 統(tǒng) 一 ： 終端通信 塊p a p 配置幀 設(shè)備 參數(shù)設(shè)置 t c p 釁數(shù)據(jù)幀 。 需交換的數(shù)據(jù) a t 指令 i 一一j 圖2 - 2數(shù)據(jù)流程圖 重慶大學(xué)碩士論文2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 它的子模塊主 要有：a t 指令模 塊、主循環(huán)體模 塊、l c p 模塊、鑒 權(quán)模塊、n c p 模 塊、串口中斷處理 模塊、模擬串口中 斷處理模塊、 t c m p 模塊，各模 塊的作用和設(shè)計 見后面。 4 ) 各模塊主要作 用和處理過程 a 主循環(huán)模塊 它的主要作 用是向m c 3 5 模塊 發(fā)送各種配置的 初始化，并在規(guī)定 的時間內(nèi)判斷該 配置是否成功，如 成功則向下執(zhí)行， 否則，發(fā)連接終止 幀并返回初始狀 態(tài)，從而防止了程 序進(jìn)入死循環(huán)。它 實際是數(shù)據(jù)分組 業(yè)務(wù)功能模塊的 循環(huán)體，當(dāng)g p r s 調(diào)制解調(diào)器處于 數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)狀 態(tài)時，程序?qū)⒁恢?在該循環(huán)體內(nèi)運 行。其處理流程圖 如圖2 3 所示： 圖2 - 3 主循環(huán)模塊 重慶大學(xué)碩士論文2 恒壓供水遠(yuǎn)程航控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) b a t 指令模塊 用m c 3 5 模塊支持的a t 指 令對m c 3 5 模塊進(jìn)行初始化，并觸 發(fā)l c p 配置，其初始化的a t 指令 主要包括a t ，a t z ，a t d 等。 c t c p i p 模塊 對應(yīng)用層傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行 封裝，對通信方送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆 封以及連接、終止、同步( 復(fù)位) 、 回答a c k 信息。它由串口中斷處 理和模擬串口中斷處理調(diào)用。它分 發(fā)送模塊和接收模塊。發(fā)送處理模 塊的流程圖如圖2 4 所示，接收處 理模塊的流程圖，如圖2 - 5 所示： 終端設(shè)備送來的需要發(fā)送的數(shù)據(jù) 一 q 四 封裝t c p 、i p 、h d l c 報頭 申 發(fā)送給m c 3 5 模塊并啟動定時器l 。f 人y 。在規(guī)定時間收、 v 入 。重發(fā)次數(shù)、 ，1 y it 寸 錯誤 處理 j 毒n 圖2 4t c p i p 發(fā)送模塊組成框圖 重慶大學(xué)碩士論文 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 圖2 - 5t c p i p 接收處理流程圖 重慶大學(xué)碩士論文 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) d 審口中斷處理模塊 為了提高通信處理 的可靠性和實時性，當(dāng)它 接收到m c 3 5 模塊送來 的數(shù)據(jù)幀后立即對它進(jìn) 行處理，并在處理過程中 關(guān)中斷。在處理過程中不 可避免會收到m c 3 5 傳 來的數(shù)據(jù)或模擬串口傳 來的數(shù)據(jù)，對m c 3 5 傳 來的數(shù)據(jù)幀用t c p 的重 傳機(jī)制來保證其數(shù)據(jù)的 不丟失，對終端設(shè)備傳來 的數(shù)據(jù)采用自定義的確 認(rèn)機(jī)制來進(jìn)行保證，從而 保證通信的可靠性( 或傳 輸數(shù)據(jù)的不丟失) 。該處 理方式的優(yōu)點是：不用對 m c 3 5 傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行 保存，節(jié)省存儲空間：處 理方便。其處理流程圖如 圖2 6 所示： e 其它處理模塊簡介 限于篇幅，其它模塊 圖2 - 6中斷處理程序 的處理過程這里只作簡單介紹。l c p 模塊：根據(jù)m c 3 5 模塊送來的l c p 數(shù)據(jù)幀作 出相應(yīng)的響應(yīng)，以完成l c p 配置；p a p 模塊實現(xiàn)鑒權(quán)功熊；n c p 模塊主要是取 回i p 地址。 短消息模塊 實現(xiàn)短消息功能，已有許多文章對它作了較為詳細(xì)的闡述，這里不再敘述。 2 2 3g p r s 調(diào)制解調(diào)器設(shè)計中的注意事項 p p p 報尾中的f c s p p p 報尾中的f c s 采用的是c r c 中的c c i t t 標(biāo)準(zhǔn)，而且信息流是低位在前， 高位在后，而校驗碼口c s ) n 相反。 重慶大學(xué)碩士論文 2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) t c p 中的校驗和 t c p 中的校驗和，除了t c p 報頭和上一層數(shù)據(jù)中的各字相加外，還要加上其 進(jìn)位位和i p 偽報頭中各字的和，然后再求反，以上的相加都是以字( 1 6 位，相 鄰的兩個字節(jié)單元組合成一個字) 為單位相加。 p a p ( c h a p ) 配置 p p p 協(xié)議的配置須序是l c p s 、p a p 、n c p s ，且p a _ p ( c h a p ) 的配置應(yīng)盡可 能靠近l c p 配置。 通信的實時性和通信費用 當(dāng)與g p r sm o d e m 通信的通信設(shè)備無故障時，實時性和通信費用兩者是不 矛盾的，但當(dāng)與g p r sm o d e m 通信的通信設(shè)備出現(xiàn)故障時，兩者將產(chǎn)生矛盾。 如果實時性要求越高，則發(fā)送的無效分組必然越多，通信費用越高，為了獲得最 好的經(jīng)濟(jì)效益，可根據(jù)應(yīng)用場合進(jìn)行調(diào)整。 2 3g p r s 調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用和組網(wǎng)方案 2 3 1g p r sm o d e m 和其它設(shè)備的軟、硬件接口 由于該g p r sm o d e m 是專門針對恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和儀器儀表，故它只 有數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)功能和短消息功能，而且數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)在運輸層采用可靠性高的 面向連接的t c p 協(xié)議。它的數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)的通信速度由單片機(jī)系統(tǒng)和m c 3 5 模塊 共同決定：如果采用高性能的單片機(jī)或d s p 芯片的話，其上、下傳速度可達(dá)到 m c 3 5 模塊的速度指標(biāo)；如果采用普通單片機(jī)的話，其上傳速度可達(dá)到5 7 6 k b p s ( 由單片機(jī)決定) ，其下傳速度可達(dá)到2 1 4 k b p s (m c 3 5 模塊決定) ，其實際通 信速度受網(wǎng)絡(luò)的影響也較大。它的體積比較小且采用無線通信方式，可直接嵌入 到電力系統(tǒng)正在使用的各種儀器儀表或其它設(shè)備中。儀器儀表或其它工業(yè)設(shè)備等 終端設(shè)備與該g p r s 的硬件接口方式可選擇r s 2 3 2 接口或r s 4 8 5 接口，如果是多 個設(shè)備通過它發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信息的話，可采用r s 4 8 5 接口；如果只有一個設(shè)備 通過它發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信息的話，可采用r s 2 3 2 接口。 這里的軟件接口指的是它和終端設(shè)備之間的接口方式。它主要有以下幾條接 口指令：a a0 1 用戶數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)指的終端設(shè)備需傳回給數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，該 數(shù)據(jù)是透明的，所傳即所得，而且傳送的數(shù)據(jù)可以是任何數(shù)據(jù)，終端設(shè)備一次發(fā) 送數(shù)據(jù)量的大小不受分組大小的限制，該模塊一次發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量是8 k 字節(jié)， 它主要由r a m 的存儲空間大小決定，發(fā)送成功后返回s e n do k ，發(fā)送失敗后 返回s e n d e r r o r ；a a 0 2 數(shù)據(jù)中心的m 地址數(shù)據(jù)中心的端口號g p r s m o d e m 的端口號，該接口指令用來修改或設(shè)置口地址和端口號；a a 4 0 ，該指 重慶大學(xué)碩士論文2 恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 令用來復(fù)位g p r sm o d e m ：a a0 3 ，該項指令用來查詢g p r sm o d e m 保存的數(shù) 據(jù)中心的i p 地址：a a0 7 一個字節(jié)的數(shù)據(jù)( 0 l 或0 2 或0 3 ) ，叭使g p r sm o d e m 處于短消息方式，0 2 使它工作在數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)功能，0 3 使它能在短消息和數(shù)據(jù)分 組業(yè)務(wù)之間轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)中心可用短消息方式發(fā)送它i p 地址和端口號，然后g p r s m o d e m 可根據(jù)該i p 地址和端口號和數(shù)據(jù)中心建立t c p 連接；它的一些其它接口 指令這里不在敘述。單片機(jī)系統(tǒng)收到m c 3 5 模塊送來的數(shù)據(jù)經(jīng)拆封處理后( 如去 掉i p 報頭、去年t c p 報頭) ，自動從與終端設(shè)備接口的串口中透明輸出?？傊?終端設(shè)備和它接口非常方便。 2 3 2g p r s 調(diào)制解調(diào)器在恒壓供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用和組網(wǎng)方 案 g p r s 調(diào)制解調(diào)器的應(yīng)用方案 由于g p r s 無靜態(tài)i p 地址( 或者說申請靜態(tài)i p 地址的費用較高，一年上千) ， 故其它通信設(shè)備不能向它提出建立t c p 連接請求。如g p r s 調(diào)制解調(diào)器知道其它 上網(wǎng)設(shè)備( 如a d s l 、寬帶網(wǎng)) 的i p 地址的話，它可主動向其它上網(wǎng)設(shè)備提出建 立t c p 連接請求，當(dāng)它們連接好后，即可交換分組數(shù)據(jù)。上位機(jī)軟件可直接在 s o k e t 的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，故上位機(jī)軟件開發(fā)相對容易，開發(fā)周期短。其應(yīng)用系 統(tǒng)( 或者說組網(wǎng)方案) 如圖七所示。 ig p r s 調(diào)制解調(diào)器l r s 2 3 2 i 恒