无线数传电台在远程监控系统中的应用与设计

吴忠华

【摘 要】本设计分析讨论了远程监控系统中监控中心和监控单元之间如何能够通过无线电台传输数据，构成无线监控系统，所制定的通信协议可以很好的完成无线数传电台间通信数据的可靠接收与发送。采用无线通讯组网方式来实现远程监控及数据传输，适用于布线或线路维护不便，需频繁传送大流量数据的应用场合。

【关键词】远程监控;无线电台;通信协议;无线通讯

0 绪论

随着无线电技术的发展与应用，无线数据采集与传输技术已成为当前应用的热点，特别是对于交通、电力、供电等场所不固定、数据采集与监控实时性要求不是特别严格且有线网络加设受到种种条件限制的环境下，采用基于无线网络技术，具有其它方式无可比拟的优势。

数传电台是指借助DSP技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。即采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输电台。区别与模拟调频电台加MODEM的模拟式数传电台，数字电台提供透明的RS232接口，传输速率达19.2Kbps，收发转换时间小于10ms，具有场强、温度、电压等指示，误码统计、状态告警、网络管理等功能。

用无线电台方式实现远程数据采集，监视与控制，相对于架设专用电缆，具有造价低廉，施工快捷，运行可靠，维护简单等优点。此外，无线电台传输的基本内容是无线数字通信系统，与模拟通信系统相比，抗干扰能力强、误码率低、信号格式统一。

1 监控系统的构成及设计

远程监控系统由三层组成：上层是监控PC机，中间层是数传电台及无线点破组成的通讯链路层，下层是下位机、外围PC及各种变送仪表等。系统的结构如图1所示。

图1 系统的结构图

1.1 下位机的功能简介

监控机采用PC，它能为操作人员提供一个良好的人机界面，PC通过RS-232与数传电台相连进行数据通讯，它的主要功能是信道的建立，数据的接收、校验处理与打包发送，参数和状态的查询、报表与图表输出，数据库的更新与维护。

下位机是各种压力、流量、温度、气体探侧报警等变送仪表，通过转换电器进入计算机。主要功能是对被测对象进行现场监测和控制，数据采集和对采集到的数据进行打包发送，对接收到的数据进行校验和拆包，同时能主动建立通信链路存储、转发数据给监控机。

1.2 无线电台的设计及使用步骤

无线数传电台采用DSP技术、数字调制解调、信道编码、前向纠错、尾噪声抑制等多项技术。设备具有发射启动快、收发转换快，可以连续发射、功耗低、工作温度范围广。它可以半双工或单工方式上作，而其电台本身的数据接口为标准的RS-232接口。

MDS数字电台可用于一点对多点通讯及一对一的通讯，对于远程监控系统一般都是到多个监控单元和监控中心的通讯，所以采用一点对多点的通讯方式。

具体使用步骤如下：

（1）电台连接，电台上的接口都是透明的，与计算机连接起來很方便。通过转接线，把电台的RS-232接口与计算机的串行口相连。

（2）电台初始化，接通电源，电台开始上作之前，要初始化设置。电台的设置与计算机串口的设置相同。其它参数取默认值。当然，两台电台的设置是相同的。

（3）启动电台进行通讯，参数设置成功后，电台就可以供作了。该型号的电台是靠数据直接启动，在没有数据时，电台处于体眠等待状态，一旦数据来临就启动发送或接收电路，开始工作。如果一定时间段内没有数据来临，电台重回体眠状态。

2 系统的通信协议的设计

为了保证监控中心与远动终端实现通讯，两者必须有一定的通讯格式。由于一个监控中心同时监控多台监控终端，所以本设计系统采用的是地址位模式的广播通讯方式，其基本的通讯格式为：

1）主机回送数据的命令格式

2）主机对监控终端的参数设定

在实时监控系统中，有时需要对监控参数的超限值进行设定，以达到当监控参数超限时进行报警或保护。参数设定的通讯格式与回送数据的通讯格式大体相同。

其命令格式表示为：

3）监控终端向主机发送数据格式

监控终端向主机发送数据格式与前述的大体相同。

3 系统软件的设计

对于远程监控系统，监控中心采用主从式半双工与监控终端通信，监控中心主动查询从站，从站在接收到数据正确数据包后，做出响应。由于监控中心与监控终端通信时，数据包的长度随着不同的命令而不同，通信的时间也不相同。监控终端就需要能够适应监控中心的任何时刻的任一种控制命令的正常通信。为了能够适应以上的各种情况，监控终端采用中断的方式与监控中心之间的通信。

上位机通信程序用VB编程，下位机用汇编语言编写，上位机的通讯流程图如图2所示。

监控终端与监控中心之间的通信遵循设计的通讯协议，包括帧开始，命令字，数据，帧校验和帧结束标志等。对于某一特定的命令字，帧的长度是固定的。监控终端接收到数据后，根据数据帧的结构形式可以判断数据帧的类型和长度。

4 结论

无线数传电台作为一种通讯媒介，提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等场合。所制定的通信协议可以很好的实现数据的可靠接收和发送，并且增加了软件上的纠错功能来克服一些突发干扰。无线数传电台可广泛应用于电力、油田、煤矿、城市水处理、集中供热等一些市政工程以及铁路监控、报警系统、现代工业设施、灌溉、森林等系统或设施中的数据传输。

【参考文献】

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[责任编辑：杨玉洁]