【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是不足夠的，中央處理系統(tǒng)也還需要它們的“五官”——即傳感器。 人的五管是功能非常復(fù)雜、靈敏的“傳感器”，例如人的觸覺是相當(dāng)靈敏的，它可以感知外界物體的溫度、硬度、輕重及外力的大小，還可以具有電子設(shè)備所不具備的“手感”，例如棉織物的手感，液體的粘稠感等。然而人的五官感覺大多只能對(duì)外界的信息作“定性”感知，而不能作定量感知。而且有許多物理量人的五官是感覺不到的，例如對(duì)磁性就不能感知。視覺可以感知可見光部分，對(duì)于頻域更加寬的非可見光譜則無法感覺得到，象紅外線和紫外線光譜，人類卻是“視而不見”。借助溫度傳感器很容易感知到幾百度到幾千度的溫度，而且要做到1℃的分辨率輕而易舉。同樣借助紅外和紫外線傳感器，便可感知到這些不可見光，所以人類才制造出了具有廣泛用途的紅外夜視儀和X光診斷設(shè)備，這些技術(shù)在軍事、國(guó)防及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域有著極其重要的作用。 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，工廠的自動(dòng)流水生產(chǎn)線，全自動(dòng)加工設(shè)備，許多智能化的檢測(cè)儀器設(shè)備，都大量地采用了各種各樣的傳感器，它們?cè)诤侠砘剡M(jìn)行生產(chǎn)，減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免有害的作業(yè)發(fā)揮了巨大的作用。在家用電器領(lǐng)域，象全自動(dòng)洗衣機(jī)、電飯褒和微波爐都離不開傳感器。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，電子脈博儀、體溫計(jì)、醫(yī)用呼吸機(jī)、超聲波診斷儀、斷層掃描(CT)及核磁共振診斷設(shè)備，都大量地使用了各種各樣的傳感技術(shù)。這些對(duì)改善人們的生活水平，提高生活質(zhì)量和健康水平起到了重要的作用。在軍事國(guó)防領(lǐng)域，各種偵測(cè)設(shè)備，紅外夜視探測(cè)，雷達(dá)跟蹤、武器的精確制導(dǎo)，沒有傳感器是難以實(shí)現(xiàn)的。在航空航天領(lǐng)域，空中管制、導(dǎo)航、飛機(jī)的飛行管理和自動(dòng)駕駛，儀表著陸盲降系統(tǒng)，都需要傳感器。人造衛(wèi)星的遙感遙測(cè)都與傳感器緊密相關(guān)。沒有傳感器，要實(shí)現(xiàn)這樣的功能那是不可能的。 此外，在礦產(chǎn)資源、海洋開發(fā)、生命科學(xué)、生物工程等領(lǐng)域傳感器都有著廣泛的用途，傳感器技術(shù)已受到各國(guó)的高度重視，并已發(fā)展成為一種專門的技術(shù)學(xué)科。 傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種裝備不可缺少的信息采集手段，也是采用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要方法，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益、科學(xué)研究與生產(chǎn)技術(shù)的水平有著舉足輕重的作用。傳感器技術(shù)水平高低不但直接影響信息技術(shù)水平，而且還影響信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。目前，傳感器技術(shù)已滲透到科學(xué)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究及改善人民生活等方面，起著越來越大的作用。許多尖端科學(xué)和新興技術(shù)更是需要新型傳感器技術(shù)來裝備，計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，離不開傳感器，新型傳感器與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，不但使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)入了嶄新時(shí)代，也為傳感器技術(shù)展現(xiàn)了一個(gè)更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。55第3章 供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成及其配置 廈門才茂GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端DTUCAIMORE DTU(本文簡(jiǎn)稱DTU)為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。主要針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測(cè)、煤礦、油田、證券等行業(yè)的應(yīng)用，利用GPRS/CDMA/EVDO/TD SCDMA/ WCDMA網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸，同時(shí)考慮到各應(yīng)用部門組網(wǎng)方面的需要，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。DTU：標(biāo)準(zhǔn)DB9 RS232或20Ppin RS232/485接口，外置式，適用于各種工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、POS機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)、移動(dòng)銀行等應(yīng)用。產(chǎn)品外觀如圖31所示。圖31 DTU實(shí)物圖 DTU特點(diǎn)(1)采用低功耗高性能的嵌入式處理器，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)(2)支持全透明方式下多中心數(shù)據(jù)傳輸(3)多種工作模式選擇，使用方便、靈活(4)軟硬件看門狗設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定(5)采用7V32V電壓，供電電源適應(yīng)性更寬(6)抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求(7)方便的系統(tǒng)配置和維護(hù)接口(8)支持串口軟件升級(jí)和遠(yuǎn)程維護(hù) 系統(tǒng)組成DTU系統(tǒng)有下列組成部分：(1)32位ARM9處理器(2)64MB SDRAM amp。 8MB Flash(3)高性能工業(yè)級(jí)模塊 工作原理DTU是基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)工業(yè)監(jiān)控、交通管理、金融等行業(yè)的數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用開發(fā)的。與數(shù)據(jù)中心的接口設(shè)備一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，組成用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。DTU原理框圖參見圖32所示。GPRS/CDMA/EVDO/WCDMA/TDSCDMA模塊ARM9嵌入式模塊天線及其接口模塊UIM接口模塊指示燈模塊SRAMamp。FLASH模塊系統(tǒng)復(fù)位模塊時(shí)鐘模塊用戶接口模塊RS232/RS485收發(fā)器模塊二次電源模塊圖32 DTU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 技術(shù)參數(shù)DTU技術(shù)指標(biāo)(1)音頻/短消息(2)支持通話或緊急呼叫(3)支持全速率，增強(qiáng)全速率和半速率(4)支持中、英文短消息(5)支持雙音多頻(DTMF)(6)支持G3傳音(7)支持完善的AT命令接口(1)天線接口50Ω/SMA(陰頭)(2)SIM卡3V/5V自動(dòng)檢測(cè)(3)串行數(shù)據(jù)接口：標(biāo)準(zhǔn)RS232/485(4)串行數(shù)據(jù)速率：110~115200bits/s供電(1)標(biāo)準(zhǔn)電壓：+9VDC/500mA(2)電壓范圍：+7~32VDC其它參數(shù)(1)尺寸：**23mm(不包括天線的安裝件)(2)工作環(huán)境溫度：20~+65 186。C(3)儲(chǔ)存溫度：40~+85 186。C(4)相對(duì)濕度：95%(無凝結(jié)) DTU配置(1)進(jìn)入配置在測(cè)試、使用DTU前，要進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置。使用配置軟件進(jìn)行配置的步驟如下：①用串口線將DTU和電腦連接好。并注意所連接的串口的編號(hào)。②打開才茂通信科技有限公司的“CAIMORE ”。如下圖33所示。圖33 串口工具界面軟件打開時(shí)默認(rèn)是打開串口并且波特率為115200bps、校驗(yàn)位為NONE。請(qǐng)查看打開的串口是否是DTU連接的串口，若不是，請(qǐng)先關(guān)閉串口，調(diào)整串口號(hào)(圖中1位置)后再打開串口。進(jìn)行配置的串口參數(shù)為：波特率——115200；數(shù)據(jù)位——8；停止位——1；校驗(yàn)位——無。注意事項(xiàng)：DTU要進(jìn)入配置的串口參數(shù)是固定的。如果使用別的參數(shù)是無法進(jìn)入配置狀態(tài)的。根據(jù)配置軟件的提示，給DTU上電。配置軟件會(huì)對(duì)DTU進(jìn)行檢測(cè)，并自動(dòng)裝載DTU的配置參數(shù)。直到提示信息“ 現(xiàn)在可以對(duì)配置進(jìn)行操作！”(圖 34)出現(xiàn)時(shí)，則可以對(duì)DTU相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置了。圖34 DTU快速配置界面③服務(wù)器中心參數(shù)設(shè)置圖35 中心服務(wù)器參數(shù)DTU連接的服務(wù)器中心的IP地址或域名。服務(wù)器中心數(shù)目設(shè)置(圖35中1位置)DTU可以設(shè)置成單中心服務(wù)器方式和多中心服務(wù)器方式(最多為8個(gè))。單中心服務(wù)方式：當(dāng)中心服務(wù)器數(shù)目設(shè)置為1時(shí)，主中心和備份中心這兩組參數(shù)起作用，表示DTU要連接的服務(wù)器為主/副中心所設(shè)置的IP或域名。多中心服務(wù)器方式：當(dāng)中心服務(wù)器數(shù)目設(shè)置為2~8時(shí)，中心(1~8)的參數(shù)起作用。 AT命令修改參數(shù)： 命令：AT+SVRCNT=n + [回車鍵] n的范圍為1~8 成功返回：OK 失敗返回：ERROR主/備份中心設(shè)置(圖35中3位置)當(dāng)服務(wù)器中心數(shù)目設(shè)置為1時(shí)，主/備份中心參數(shù)起作用。主/備份中心地址(圖35中2位置)是指服務(wù)器所在的外網(wǎng)IP地址或域名，支持IP地址和域名輸入。主/備份中心端口(圖35中3位置)是指服務(wù)器上所開放的端口，范圍為1~65535。端口建議設(shè)置在1024以上。DTU首先去連接主中心，如果連接不上主中心時(shí)，會(huì)再去嘗試連接副中心。AT命令修改參數(shù)：命令：主中心地址——AT+IPAD=IP地址/域名 + [回車鍵] 主中心端口——AT+PORT=端口 + [回車鍵] 端口范圍為1~65535 備份中心地址——AT+IPSEC=IP地址/域名 + [回車鍵] 備份中心端口——AT+PTSEC=端口 + [回車鍵] 端口范圍為1~65535成功返回：OK失敗返回：ERROR④主/備份DNS域名服務(wù)器設(shè)置圖36 DNS域名解析服務(wù)器設(shè)置當(dāng)各個(gè)中心使用域名的時(shí)候，則需要DNS域名服務(wù)器來將域名解析成相對(duì)應(yīng)的IP地址，支持域名的DNS域名服務(wù)器。DNS域名服務(wù)器地址(圖36中1位置)為空時(shí)，域名服務(wù)器是使用ISP提供的DNS域名服務(wù)器來解析域名。DNS域名服務(wù)器地址(圖36中1位置)有設(shè)置時(shí)，首先使用填寫的DNS域名服務(wù)器地址來解析，若無法解析，再使用ISP提供的DNS域名服務(wù)器來解析。AT命令修改參數(shù)：命令：主DNS域名服務(wù)器地址：AT+DNS=IP地址/域名 + [回車鍵] 備份DNS域名服務(wù)器地址：AT+DNS2=IP地址/域名 + [回車鍵]成功返回：OK失敗返回：ERROR⑤串口參數(shù)設(shè)置圖37 串口參數(shù)設(shè)置DTU工作時(shí)跟用戶終端連接時(shí)使用的串口參數(shù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)置的跟用戶終端的串口參數(shù)相一致，否則可能出現(xiàn)接收數(shù)據(jù)不正常的現(xiàn)象。圖36中：2位置需要設(shè)置為TCP方式；3位置需要設(shè)置為調(diào)試等級(jí)1；4位置為用戶電話號(hào)碼；5位置設(shè)置為否。上述設(shè)置完畢，才能保證DTU是透明傳輸，只進(jìn)行數(shù)據(jù)的透明傳輸。 壓力傳感器(1)用途：適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過程控制壓力的測(cè)量(2)特點(diǎn)：長(zhǎng)期穩(wěn)定性好激光調(diào)阻溫度補(bǔ)償，使用溫域?qū)挿览擞侩妷汉蜆O性反相保護(hù)抗干擾設(shè)計(jì)靈敏度高，溫漂小(3)主要技術(shù)參數(shù)：輸出形式：4～20mADC 供電電源：＋24VDC 準(zhǔn)確度：177。％介質(zhì)溫度：－20～85℃環(huán)境溫度：－10～60℃響應(yīng)時(shí)間：≥30mS負(fù)載能力：≤600Ω(電流型) ≥3kΩ(電壓型)過載壓力：2 倍過程連接： 外螺紋(4)外形：圖38 壓力變送器的外形(5)注意事項(xiàng)：請(qǐng)檢查包裝是否完好，并核對(duì)變送器型號(hào)和規(guī)格是否與您選購(gòu)的產(chǎn)品相符；不能帶電接線，接完線檢查無誤后方可通電；用戶在使用時(shí)不要改動(dòng)本產(chǎn)品出廠時(shí)已焊好的元器件和已接好的導(dǎo)線；傳感器[7]屬于精密器件，用戶在使用時(shí)請(qǐng)不要自行拆卸，更不能觸碰膜片，以免造成產(chǎn)品的損壞；請(qǐng)保存好檢定證書和合格證，維修時(shí)隨同產(chǎn)品一同返回； 液位傳感器(1)概述：投入式靜壓液位變送器是基于所測(cè)液體靜壓與該液感元件的壓阻效應(yīng)，JYB 簡(jiǎn)單的調(diào)教和，420mA，15V，任選。(2)用途：池、水井、地?zé)峋?、礦井、工業(yè)水池、油池、水文地質(zhì)、水。(3)特點(diǎn)： 抗過載抗沖擊能力強(qiáng)抗腐蝕性能優(yōu)良防浪涌電壓、過壓、過流和反相極性保護(hù)抗干擾設(shè)計(jì)穩(wěn)定性高，實(shí)用性強(qiáng)小巧精致，安裝方便(4)外形圖39 液位變送器外形 (5)注意事項(xiàng)：請(qǐng)檢查包裝是否完好，并核對(duì)變送器型號(hào)和規(guī)格是否與您選購(gòu)的產(chǎn)品相符；確認(rèn)電源輸出電壓是否正確；電源的正、負(fù)與產(chǎn)品的正、負(fù)接線對(duì)應(yīng)；壓力源最高壓力在該產(chǎn)品的量程范圍內(nèi)；在安裝壓力變送器時(shí)，應(yīng)當(dāng)用扳手從底部的螺帽處將變送器擰緊，避免直接旋動(dòng)變送器上部；在高壓測(cè)量安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)在傳感器和被測(cè)介質(zhì)的連接出口處接壓力緩沖裝置，以避免瞬間的脈沖高壓直接沖擊傳感器的測(cè)量元件，導(dǎo)致傳感器失效；傳感器屬于精密器件，用戶在使用時(shí)請(qǐng)不要自行拆卸，更不能觸碰膜片，以免造成產(chǎn)品的損壞；請(qǐng)避免液位變送器電纜接線頭(貼警示牌處)浸水，造成通氣線內(nèi)進(jìn)水，導(dǎo)致變送器進(jìn)水損壞；請(qǐng)避免液位變送器的電纜線被刀或其他鋒利的金屬物體劃傷，造成變送器進(jìn)水損壞。 數(shù)據(jù)采集模塊的RTU KLN41118模量采集模塊簡(jiǎn)介KLN4111x、KLN4112x系列產(chǎn)品是集采集、通訊為一體的模擬量采集模塊[8]，可采集020mA、010mA、010V、05V的直流信號(hào)，通訊可選RS232或RS485接口。關(guān)鍵器件均選用高精度器件，保證了模塊的高精度和良好的線性[9]；在電源、通訊以及輸入部分均做了完備的保護(hù)措施，使得模塊在應(yīng)用中更加安全、穩(wěn)定；產(chǎn)品協(xié)議為Modbus RTU通訊協(xié)議，使模塊具有良好的通用性。模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試，適用于傳感器信號(hào)的采集及與上位機(jī)之間的通訊傳輸，可滿足構(gòu)建不同行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)的需求。(1)外觀說明KLN4111x、KLN4112x系列采集模塊采用小型化設(shè)計(jì)，外觀小巧，其外觀及尺寸圖如圖310所示：圖310 數(shù)據(jù)采集器外形圖(2)安裝、指示燈及按鍵說明本設(shè)備采用滑軌式安裝，先用安裝螺釘將模塊與安裝背板固定好，再將其滑入安裝導(dǎo)軌內(nèi)即可。在模塊的中部有一個(gè)電源指示燈，當(dāng)指示燈是紅色時(shí)表明模塊工作正常。在模塊的右下部有一個(gè)針孔按鍵，其功能為恢復(fù)出廠默認(rèn)參數(shù)。持續(xù)按住按鍵2秒鐘然后松開，同時(shí)通訊指示燈變?yōu)槌壬?，模塊的參數(shù)變?yōu)槌鰪S默認(rèn)參數(shù)，即模塊地址為0x01；通訊波特率為9600bps；通訊幀格式為8個(gè)數(shù)據(jù)位、偶校驗(yàn)、1個(gè)停止位。 參數(shù)設(shè)置及通訊指令說明使用前需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本產(chǎn)品需要設(shè)置的參數(shù)有設(shè)備地址、通訊波特率、通訊幀格式等等，其中出廠默認(rèn)的設(shè)備地址為0x0通訊波特率為9600bps、通訊幀格式為8個(gè)數(shù)據(jù)位、偶校驗(yàn)、1個(gè)停止位。注意：采集濾波參數(shù)默認(rèn)為20，再無特殊情況下請(qǐng)勿修改，采集濾波參數(shù)t調(diào)小可提高采集值更新速度但會(huì)導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)；反之亦然，本產(chǎn)品采用的是Modbus RTU協(xié)議。表31 數(shù)據(jù)采集器設(shè)備參數(shù)技術(shù)參數(shù)表供電電壓DC 18V~36V供電隔離電壓DC 1500V平均功耗系統(tǒng)速度通訊周期100mS(9600bps)數(shù)據(jù)更新周期5次/秒(默認(rèn))采集信號(hào)類型020mA、010mA、010V、05V等采集精度177。%通訊方式RS23RS485通訊協(xié)議Modbus RTU通訊波特率1200bps、2400bps、4800bps、