工業(yè)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)白皮書

1、工業(yè)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、系統(tǒng)概述在現(xiàn)代工業(yè)廠礦中,大量的物質(zhì)量、能源量?jī)x表數(shù)據(jù)采集是靠人員采集。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)機(jī)制的調(diào)整,人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到現(xiàn)代企業(yè)人力資源成本占運(yùn)營(yíng)成本的比重逐漸增大,人員密集型的數(shù)據(jù)采集、有人值守工作將被現(xiàn)代化的電子信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所代替。短消息(Short Message業(yè)務(wù)作為靈活而方便的通信方式,越來(lái)越為人們重視。該業(yè)務(wù)通過無(wú)線控制信道進(jìn)行傳輸,經(jīng)短消息業(yè)務(wù)中心完成存儲(chǔ)和前轉(zhuǎn)功能?；谶@種技術(shù),以GSM網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò),安徽皖通郵電股份有限公司開發(fā)出了工業(yè)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的信息傳遞,綜合了計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、自動(dòng)化控制等技術(shù),達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

2、系統(tǒng)具有覆蓋面廣、可靠性高、數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確、用戶投資小、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn),適合于移動(dòng)、分散、覆蓋面廣、無(wú)人值守、不定時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。二、系統(tǒng)構(gòu)成3.1 上位機(jī)部分即監(jiān)控中心,由監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)(通常為服務(wù)器和WT-SM系列短信息模塊組成,二者通過RS232串行口相連接。監(jiān)控中心發(fā)送組態(tài)信息及控制命令并接收數(shù)據(jù)采集器上報(bào)的數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。3.2 下位機(jī)部分即數(shù)據(jù)采集器,由短消息模塊及單片機(jī)組成。其中WT-SM系列短消息模塊是核心器件,利用它的短消息收發(fā)功能作為采樣信息的傳遞載體。3.3 軟件組成軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)基于以下技術(shù)原則:數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)WINDOWS操作系統(tǒng)族的程序開發(fā)、MFC程序界面設(shè)計(jì)

3、和DAO數(shù)據(jù)庫(kù)訪問界面基于PC總線硬件界面設(shè)計(jì)的中斷驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)交換的硬件開發(fā)和軟件接口技術(shù)基于高性能單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。三、系統(tǒng)原理WT-SM02A模塊通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS232九針接口和監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)相連;其發(fā)送指令的原理是:中心計(jì)算機(jī)將需要發(fā)送的信息按照一定的協(xié)議傳遞到WT-SMO2A模塊,由模塊通過SIM卡以標(biāo)準(zhǔn)的GSM信號(hào)發(fā)送出去,經(jīng)過GSM 基站傳遞到短消息中心,然后再通過基站發(fā)送到數(shù)據(jù)采集器,從而完成信息的發(fā)送。其接收數(shù)據(jù)的原理是:數(shù)據(jù)采集器與現(xiàn)場(chǎng)二次儀表相連,將采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過WT-SM02B模塊發(fā)送到短消息中心,短消息中心再將該消息通過GSM基站發(fā)送到WT-SMO2A模塊中

4、的SIM卡上,WT-SM02A模塊再將信息通過串口傳送到中心計(jì)算機(jī)中。其發(fā)送和接收示意圖如下: 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸示意圖四、采集器性能指標(biāo)工作方式:不間斷工作環(huán)境溫度:-25 +60相對(duì)溫度:85%工作電壓:DC 6V12V工作電流:300mA外形尺寸:170×145×65(mm信息接收廷時(shí):30秒數(shù)據(jù)接口方式1、串口方式:RS232/RS4852、脈沖計(jì)數(shù)方式3、4-20mA電流環(huán)(采集誤差4%,累計(jì)誤差0.25% 系統(tǒng)拓樸圖五、系統(tǒng)功能系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器和監(jiān)控中心兩部分組成。數(shù)據(jù)采集器根據(jù)輸入信號(hào)可以選擇不同型號(hào),其功能如下:4.1 數(shù)據(jù)采集器的功能可接受2路4-20mA模擬輸

5、入具有一路RS485接口可接受2路脈沖輸入(幅度為3-10V可調(diào)具有一路開關(guān)量輸出數(shù)據(jù)可定時(shí)批量發(fā)送或監(jiān)控中心要求隨機(jī)發(fā)送對(duì)輸入信號(hào)壞質(zhì)量發(fā)生報(bào)警信息數(shù)據(jù)采集器組態(tài)信息和采集的數(shù)據(jù)可斷電保護(hù)具有時(shí)鐘功能(通過監(jiān)控中心設(shè)定,誤差10秒之內(nèi)注:采集器功能的前四項(xiàng)根據(jù)型號(hào)可以選擇4.2 監(jiān)控中心的功能能夠給數(shù)據(jù)采集器下發(fā)組態(tài)信息能夠給數(shù)據(jù)采集器下達(dá)控制命令(如測(cè)試、休眠、控制輸出能夠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集器的時(shí)鐘數(shù)據(jù)采集器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)具備一定的安全措施處理數(shù)據(jù)采集器的報(bào)警信息每月自動(dòng)新建數(shù)據(jù)庫(kù)具有休眠和喚醒功能,根據(jù)相應(yīng)的命令使數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)入休眠或進(jìn)入工作狀態(tài)(適應(yīng)于長(zhǎng)時(shí)間檢修如果監(jiān)控中心

6、短時(shí)間停機(jī)(短消息少于25條,信息可以保留在短消息中心。五、系統(tǒng)特點(diǎn):將傳統(tǒng)的工控系統(tǒng)與新興的移動(dòng)通信的GSM短信息業(yè)務(wù)相結(jié)合,以先進(jìn)的電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、芯片技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)為核心,加以完備的用戶系統(tǒng)需求分析,利用移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),為用戶提供全面、有效、經(jīng)濟(jì)的解決方案。1、只要有GSM信號(hào)(手機(jī)可用的地方就可以完成短消息的發(fā)送和接收;2、發(fā)送短消息的速度快(在信號(hào)一般的條件下可以達(dá)到每6秒種發(fā)送一條短消息的速度、無(wú)須象MODEM通信那樣進(jìn)行冗長(zhǎng)的握手連接;3、運(yùn)行費(fèi)用低(以目前移動(dòng)公司的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),每臺(tái)表的運(yùn)行費(fèi)用可控制在10元左右;4、組網(wǎng)簡(jiǎn)單費(fèi)用低廉:同有線網(wǎng)相比,節(jié)省線

7、路、電話資源;同常規(guī)無(wú)線網(wǎng)相比,無(wú)需架設(shè)天線,而且免去無(wú)線電頻率資源審批手續(xù);5、可以實(shí)現(xiàn)批量發(fā)送,以較短的時(shí)間完成大量的信息的發(fā)送;六、監(jiān)控技術(shù)傳輸模式的幾種方式比較通常監(jiān)控系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)控中心之間的通訊連接有幾種解決方案,其具體分類及相關(guān)比較如下表所示: 六、應(yīng)用案例工業(yè)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在馬鋼計(jì)量的應(yīng)用情況系統(tǒng)在馬鞍山鋼鐵服份有限公司的水計(jì)量上得到很好的應(yīng)用。馬鋼公司現(xiàn)有水泵站18座、凈化站6座、循環(huán)水處理站15座,各類計(jì)量點(diǎn)300余點(diǎn),其中原水泵站、廠際計(jì)量等一類計(jì)量點(diǎn)約50點(diǎn),分布在方圓20平方公里內(nèi)。長(zhǎng)期以來(lái),水量數(shù)據(jù)主要由近十名報(bào)量員、統(tǒng)計(jì)員對(duì)這些計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞、統(tǒng)計(jì)、

8、處理。由于報(bào)量時(shí)間不統(tǒng)一,加之人為因素的影響,計(jì)量異議時(shí)有發(fā)生,影響了馬鋼二級(jí)廠礦的成本考核。因此指標(biāo)的計(jì)算缺乏同比性,水量的供給、消耗沒有指導(dǎo)性檢測(cè)數(shù)據(jù),公司節(jié)水工作難以持久深入開展,水量消耗的成本控制無(wú)法落到實(shí)處。多年以來(lái)， 馬鋼公司一直在尋找既經(jīng)濟(jì)又可靠的方式將所有一類計(jì)量點(diǎn)組成 水計(jì)量網(wǎng)絡(luò)。 皖通郵電股份有限公司針對(duì)這一現(xiàn)狀研制開發(fā)了基于 GSM 短信息的無(wú)線監(jiān) 控系統(tǒng)， 該系統(tǒng)首次應(yīng)用于馬鋼水計(jì)量改造。 在本次改造中選用了 13 臺(tái)帶 RS485 接口的數(shù)據(jù)采集器，分別對(duì) 27 個(gè)計(jì)量點(diǎn)進(jìn)行計(jì)量，其中最多一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器通 過 RS485 口接 8 臺(tái)轉(zhuǎn)換器，從 7 月下旬安裝運(yùn)行至今運(yùn)行狀況良好。該公司正 著手準(zhǔn)備在電計(jì)量上使用本系統(tǒng)采集。 采用本系統(tǒng)之后， 計(jì)量部門得到如下便利：