水表數據采集無線傳輸管理系統的設計與實現
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生產型企業主要生產用水是指直接用于工業生產的水。對水處理系統采用實時監控系統，能夠及時細致地了解用水量的變化，便于采取相應的措施，用戶受到地理環境和工作內容的限制，對有線網絡、有線傳輸的布線工程具有極大的不便。這時，采用無線監控可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護方便、擴容能力強，迅速收回成本的優點。本文介紹的水表數據采集傳輸管理系統是根據某生產型企業的室外距離較遠及生產辦公環境已較完善的現狀而設計，實現數據的實時無線傳輸，并在中控室對數據進行存儲、分析和管理。
本系統由電磁流量計采集現場水流量，采集點共有50處，廠區長2km，寬1km，采集點分布在廠區的各個用水地方。要求所有電磁流量計的信號以無線傳輸的方式采集到中控室，在中控室的上位機上實現電磁流量計數據的實時監控，做出相應的數據統計、報表分析、歷史曲線。完成現場數據采集的電磁流量計采用TOSHIBATIG系列，轉換器為LF402型，可外接GPRS通訊模塊或無線數據傳輸電臺。考慮到此生產企業的現狀，采用NH719-1數傳電臺，上位數據采集處理軟件采用VB6.0，數據庫使用SQLserver2000來完成定時抄表功能。要求記錄各個采集點的流量瞬時值和總流量（即到目前為止的累積量）。
2 無線傳輸系統
2.1 組網方式
系統采用主站+從站的組網方式，主站位于中控室，從站分布于各個水表現場。系統組網方式如圖1所示。
圖1 系統組網方式
國家信息產業部無線電管理局專門給SCADA系統辟出了223~235MHz的無線數據通信專用頻段。據此NH719-1數傳電臺工作頻率選用230MHz（220~240MHz可調），最大發射功率為25W，可支持RS232和RS485通訊接口，傳輸速率可調（1200/2400/4800/9600b/s）。
系統主站位于中控室。系統主站的無線數傳電臺負責接收各個分站傳來的現場數據。再通過工作站RS232串口將數據傳輸給上位系統，由上位系統對數據進行存儲分析。系統共有50個分站，分布在各個用水處。分站的無線數傳電臺負責接收電磁流量計采集的實時數據，再將數據發送給主站的無線數傳電臺。
2.2 通訊協議
系統主站與從站的通訊采用主從掃描式通訊協議，每次通訊過程均由主機發起，然后從機進行響應，回傳規定的信息，完成一次通訊過程。主機發送至從機的信息由4字節組成，第1字節是起始碼（0x2A），第2字節為從機地址，其編碼：0~127（最高二進制位另有定義），第3字節為數據分類命令，第4字節是結束碼（0x2E）。從機接受到主機命令信息后，按命令要求回傳測量數據。從機響應主機命令，回送10個字節數據，分為命令段、數據段、校驗和、結束標志4部分。
2.3 通訊測試
通訊測試的步驟如下。
1）從站參數設定。為每個從站的電磁流量計設定從機號和統一通訊速率。
2）選定通訊頻段。每個無線數據傳輸電臺上設有8位撥碼開關，通過調整撥碼開關可為電臺選定不同的頻段。所有電臺必須選擇相同的通訊頻段，即撥碼開關設為一致。通過實驗，為無線通訊選定無干擾的通訊頻段。
3）實現無線通訊。由主站的PC發出通訊命令，首先在發送給從機的信息結構中將地址碼設為1，功能碼設為瞬時流量對應的編號00，再加上起始碼和結束碼一起通過主站的電臺發送出去。1號從機接收到主機命令信息后，生成10字節的響應信息數據，在數據段的位置填充要求的數據，將其回傳給主站。主站接收后再將發送給從機的信息數據中的功能碼改為總流量對應的編號04，再次發送出去。1號從機接收到之后，在數據段的位置填充總流量值，再次回傳給主站。至此完成了主站和1號從站的通訊，主站再將地址碼改為2，完成與2號從機的通訊，直到完成與50號從機的通訊，才算完成了一次完整的采集過程。
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