基于C8051F930的管道溫度壓力遠程監測系統

2．2 遠程終端RTU的硬件設計
遠程終端RTU位于計量站中，協調多個現場儀表的工作，收集現場儀表所采集的數據轉發到中控室上位機系統，同時接收上位機指令并回傳給現場儀表。RTU與現場儀表進行一對多通信，并隨時準備接收上位機指令，不可進行休眠操作，故選擇計量站中電源供電。RTU與上位機通信使用Q2406A型號GPRS模塊，利用GPRS服務，設備可采用互聯網Internet標準方式與互聯網上的服務器進行數據交換，結構圖如圖4所示。

3 系統軟件設計
3．1 現場儀表的軟件設計
本設計采用低功耗軟件設計方法，優化系統時鐘，外部接32 768 Hz晶振作為MCU休眠輔助時鐘；優化工作時序，由于無線通信模塊SM41B待機時功耗遠大于C8051F930正常工作功耗，所以采用非通信狀態下隨時關閉SM41B的方式來最大限度降低功耗。現場儀表的軟件流程如圖5所示。

現場儀表在上電之后對系統進行初始化，并檢測是否第1次使用，若為第1次使用，便請求遠程終端RTU分配地址，待地址分配結束之后進入正常工作流程。在儀表定時喚醒后，檢查信道是否繁忙，若繁忙則休眠一個隨機時間，若不繁忙，則通知RTU準備接收數據。在一定時間內得到RTU應答信號后開始采集數據，經打包處理后發送給RTU，發送結束得到RTU應答后進入休眠狀態，等待定時喚醒。由于MCU僅帶有10位A／D轉換器，則采用過采樣技術，將每4次采集的數據進行疊加，產生與12位A／D轉換器數據采集相同效果。為防止休眠喚醒時電壓不穩定造成數據采集誤差，連續100次A／D轉換采集數據取其平均。
3．2 遠程終端RTU的軟件設計
遠程終端RTU程序開始運行后首先進行系統的初始化，之后等待接收上位機指令和現場儀表的請求。在接收到上位機指令后，對指令類型進行判斷并向現場節點轉發。在接到現場儀表的請求后判斷請求類型并做響應，現場儀表第1次使用時為其分配地址；現場儀表請求發送數據時響應其請求并接收其采集數據，之后將數據打包轉發到上位機。遠程終端RTU的程序流程如圖6所示。

3．3 上位機的軟件設計
上位機軟件開發使用Delphi7環境。上位機與GPRS模塊通過網絡端口連接，在Delphi7環境中，通過SocketClient控件實現網絡訪問和數據傳輸。在接收到GPRS中數據之后，對數據格式進行校驗，若有誤碼則將數據包丟棄；校驗正確后判斷所采集數據是否異常，出現異常則報警處理，之后存儲至SQLServer2000數據庫中并在圖形界面中繪圖顯示。在歷史數據查詢過程中，首先選擇查詢方式(按時間查詢、按現場儀表地址查詢或組合查詢)和查詢條件，在數據庫中篩選出符合條件的結果在DBGrid控件中顯示。可將查詢結果以Excel文件形式保存或者繪制歷史曲線。上位機軟件流程如圖7所示。