0引言
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由于通信線路的限制，數(shù)據(jù)傳輸距離不可能很遠(yuǎn)。采用以太網(wǎng)傳輸，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸距離，但是由于以太網(wǎng)使用的TCP／IP協(xié)議較復(fù)雜，采用普通的廉價(jià)微處理器不能實(shí)現(xiàn)。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布范圍廣，數(shù)量多時(shí)，使用以太網(wǎng)構(gòu)造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的代價(jià)比較昂貴。利用短消息(SMS)進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通信，它具有通信成本低，不受通信線路及地區(qū)限制，保密性、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。利用短信息 系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。這里介紹的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是基于此開發(fā)完成的。
1遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)采集終端兩部分組成。監(jiān)控中心由帶有移動(dòng) 通信裝置TC35模塊的監(jiān)控計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器構(gòu)成。TC35通信模塊的通信通過RS 232串口與監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接；數(shù)據(jù)采集終端由以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集器和TC35模塊和傳感器模塊組成，監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)采集終端通過無線通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一體，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、指令的接收和發(fā)送都是通過短信來實(shí)現(xiàn)的。
監(jiān)控中心接收數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)并向終端發(fā)送組態(tài)和控制信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能。上位機(jī)監(jiān)控站可并行地設(shè)置多個(gè)站點(diǎn)，采用不同的權(quán)限管理構(gòu)成完整的監(jiān)控體系，它的位置不受地域限制。數(shù)據(jù)采集終端安裝于采集現(xiàn)場(chǎng)，與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控儀表和設(shè)備相連接，用以監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)以及環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)編碼、壓縮、存儲(chǔ)后，由GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到上位機(jī)監(jiān)控站，同時(shí)接收上位機(jī)監(jiān)控站發(fā)送的命令控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
2數(shù)據(jù)采集終端硬件實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)采集終端與現(xiàn)場(chǎng)儀表及設(shè)備相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、發(fā)送以及設(shè)備控制等功能。它是一個(gè)智能 化可獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，具有良好的可靠性，能夠自動(dòng)處理通信堵塞、外部干擾等異常狀況，保證系統(tǒng)穩(wěn)定不間斷運(yùn)行，并長(zhǎng)期保存現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)。它主要由單片機(jī)電源 部分、數(shù)據(jù)采集處理部分、TC35接口電路、傳感器模塊、輸出控制器等部分組成。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
2.1電源 電路設(shè)計(jì)
電源部分采用220 V交流電源供電，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換、全波整流后接入供電電路，為整個(gè)系統(tǒng)供電。電源 部分為數(shù)據(jù)采集處理部分提供3.3 V電壓和隔離的24 V電壓；為無線接口部分提供約3.6 V電壓。
2.2數(shù)據(jù)采集處理部分
數(shù)據(jù)采集處理部分由中央微處理器、鍵盤顯示電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等組成。中央微處理器選用AT89C51。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。
鍵盤和顯示電路模塊用來初始設(shè)定或者當(dāng)用戶操作人員在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，可以通過此人機(jī)界面，將初始狀態(tài)和一些命令要求置入單片機(jī)，使其完成特定的功能。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和發(fā)送提供精確的絕對(duì)時(shí)間，亦可通過上位機(jī)監(jiān)控站對(duì)終端監(jiān)控站時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用大容量FLASH存儲(chǔ)器，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期存儲(chǔ)。
2.3 TC35i接口電路
TC35i是SIEMENS公司推出的新一代一款雙頻900／1800 MHz高度集成的無線通信GSM模塊，可以快速、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、短信息 服務(wù)和傳真。TC35i無線模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，TC35i共有40個(gè)引腳，這40個(gè)引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入／輸出、SIM卡、音頻接口和控制。它通過ZIF連接器分別與電源 電路、啟動(dòng)與關(guān)機(jī)電路、數(shù)據(jù)通信電路、語(yǔ)音通信電路、SIM卡電路、指示燈電路等連接。
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