【正文】 基本的本能。同樣，利用電子儀器特別象計算機(jī)控制的自動化裝置來代替人的勞動，那么計算機(jī)類似于人的大腦，而僅有大腦而沒有感知外界信息的“五官”顯然是不足夠的，中央處理系統(tǒng)也還需要它們的“五官” —— 即傳感器。然而人的五官感覺大多只能對外界的信息作 ―定性 ‖感知，而不 能作定量感知。視覺可以感知可見光部分，對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 ‖。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、國防及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域有著極其重要的作用。在家用電器領(lǐng)域，象全自動洗衣機(jī)、電飯褒和微波爐都離不開傳感器。這些對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)的飛行管理和自動駕駛，儀表著陸盲降系統(tǒng)，都需要傳感器。沒有傳感器，要實現(xiàn)這樣的功能那是不可能的。 傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它與通信技術(shù)和計算機(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。目前，傳感器技術(shù)已滲透到科學(xué)和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(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。石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 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 DTU CAIMORE DTU(本文簡稱 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)。 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)、自動售貨機(jī)、移動銀行等應(yīng)用。 圖 31 DTU 實物圖 DTU 特 點 (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，保證系統(tǒng)穩(wěn)定 (5)采用 7V32V 電壓，供電電源適應(yīng)性更寬 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 (6)抗干擾設(shè)計，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。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)。 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 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。C (3)儲存溫度： 40~+85 186。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。 ② 打開才茂通信科技有限公司的 “ CAIMORE DTU 配置工具 .exe” 。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 圖 33 串口工具界面 軟件打開時默認(rèn)是打開串口并且波特率為 115200bps、校驗位為 NONE。 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；校驗位 ——無。如果使用別的參數(shù)是無法進(jìn)入配置狀態(tài)的。 配置軟件會對 DTU 進(jìn)行檢測，并自動裝載 DTU 的配置參數(shù)。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 圖 34 DTU 快速配置界面 ③ 服務(wù)器中心參數(shù)設(shè)置 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 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。 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，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。 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，主 /備份中心參數(shù)起作用。 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。 DTU 首先去連接主中心，如果連接不上主中心時，會再去嘗試連接副中心。 DNS 域名服務(wù)器地址 (圖 36 中 1 位置 )為空時，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。 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： ERROR ⑤ 串口參數(shù)設(shè)置 圖 37 串口參數(shù)設(shè)置 DTU 工作時跟用戶終端連接時使用的串口參數(shù)。 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 1； 4 位置為用戶電話號碼； 5 位置設(shè)置為否。 壓力傳感器 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 (1)用途： 適用于工業(yè)現(xiàn)場過程控制壓力的測量 (2)特點： 長期穩(wěn)定性好 激光調(diào)阻溫度補(bǔ)償，使用溫域?qū)? 防浪涌電壓和極性反相保護(hù) 抗干擾設(shè)計 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。 (2)用途：池、水井、地?zé)峋?、礦井、工業(yè)水池、油池、水文地質(zhì)、水 。 數(shù)據(jù)采集模塊的 RTU KLN41118 模量采集模塊簡介 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，通訊可選 RS232 或 RS485 接口。模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于現(xiàn)場安裝和調(diào)試 ， 適用于傳感器信號 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。 在模塊的中部有一個電源指示燈，當(dāng)指示燈是紅色時表明模塊工作正常。持續(xù)按住按鍵 2 秒鐘然后松開，同時通訊指示燈變 為橙色，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 個數(shù)據(jù)位、偶校驗、 1 個停止位。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 個數(shù)據(jù)位、偶校驗、 1 個停止位。 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 約 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) ) 采集信號類型 020mA、 010mA、 010V、 05V 等 采集精度 177。15KV (氣隙放電 ) 通訊命令 這里使用固定指令，讀第 1 路和第 2 路模擬量采集值，假設(shè)設(shè)備地址 為 0x01； 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 25 表 32 通訊命令 請求 響應(yīng) 字段名 十六進(jìn)制 字段名 十六進(jìn)制 設(shè)備地址 01 設(shè)備地址 01 功能 04 功能 04 起始地址 Hi 00 字節(jié)計數(shù) 04 起始地址 Lo 00 寄存器值 Hi(0) 00 輸出數(shù)量 Hi 00 寄存器值 Lo(0) 25 輸出數(shù)量 Lo 02 寄存器值 Hi(1) 10 CRC 校驗 Hi 71 寄存器值 Lo(1) 33 CRC 校驗 Lo CB CRC 校驗 Hi A7 CRC 校驗 Lo 9A 其中，第 1 路模擬量采集值為 0x0025， 即 37(十進(jìn)制 )； 第 2 路模擬量采集值為0x1033， 即 4147(十進(jìn)制 )。通過監(jiān)控中心可以實現(xiàn)管網(wǎng)資源的統(tǒng)一管理，以便進(jìn)行最優(yōu)化的生產(chǎn)調(diào)度管理，有利于管道的鋪設(shè)和維護(hù)。工作人員通過這些數(shù)據(jù)可以實時掌握中水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時系統(tǒng)還提供監(jiān)控數(shù)據(jù)分析功能，可以查看每個監(jiān)控點在一段時間內(nèi)監(jiān)控數(shù)據(jù)的變化趨勢，也可以比較同一條管線上的監(jiān)控點在同一時間的監(jiān)控數(shù)據(jù)。如果監(jiān)控數(shù)據(jù)不久之后恢復(fù)正常，后臺將解除告警消息。 (2)遠(yuǎn)程 配置 通過后臺遠(yuǎn)程登錄 DTU，進(jìn)入配置界面，對 DTU 進(jìn)行配置。 (3)數(shù)據(jù)庫管理功能 對測得的數(shù)據(jù)建庫，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，表打印。 (4)具有數(shù)據(jù)顯示功能 能顯示測量的各種數(shù)據(jù)、各種系統(tǒng)圖形等。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 28 圖 43 登錄界面 實 時顯示界面 框架及實現(xiàn) 模塊圖示如 圖 44 所示。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 29 圖 45 實時顯示界面 啟動通信界面實現(xiàn)及通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 啟動 通信 服務(wù)的模塊分布及 socket 原理 (1)模塊分布及流程 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 30 啟 動 服 務(wù)服務(wù)器設(shè)置列表維護(hù)時間數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)器日志已發(fā)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程設(shè)置退出服務(wù)設(shè)備狀態(tài)已收的數(shù)據(jù)偵聽端口數(shù)據(jù)顯示方式工作模式選擇要發(fā)送的內(nèi)容輸入對方ID號Hex發(fā)送定時發(fā)送直接AT配置DTU參數(shù)配置清空配置窗口發(fā)送配置命令登錄時間用戶ID號動態(tài)IP用戶電話號碼重啟DTU 圖 46 啟動服務(wù)的系統(tǒng)框架 (2)通過 socket 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信 本系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端與服務(wù)器之間，服務(wù)器與監(jiān)控中心之間采用 Socket 通信。 Socket 實際上代表的是兩個實體之間進(jìn)行通信的有效端點。用戶可以將多個 Socket連入同一個端口，單個端口可以有多個連接 [10]。這與電話機(jī)之間的通話過程是十分相似的。Socket 利用網(wǎng)間通信設(shè)施實現(xiàn)進(jìn)程通信，但它對通信設(shè)施的細(xì)節(jié)毫不關(guān)心，只要通信設(shè)施能提供足夠的通信能力就可以進(jìn)行通信 [11]。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 31 通信過程 TCP 工作模式數(shù)據(jù)格式 DTU 工作在 TCP 模式下會向數(shù)據(jù)中心發(fā)送三種類型的數(shù)據(jù)包：首次注冊的注冊包，包含應(yīng)用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，維持鏈路的心跳包。 (2)數(shù)據(jù)包 在 TCP 工作模式下， DTU 啟用轉(zhuǎn)義的功能的話， DTU 會對數(shù)據(jù) 0xfe、 0xfd 進(jìn)行轉(zhuǎn)義，以便與默認(rèn)的心跳包區(qū)分開。若使用我們提供的動態(tài)庫，則已經(jīng)將此數(shù)據(jù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)義。 ② DTU 接收到串口數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)中包含 0xfd，則會轉(zhuǎn)化為 0xfd 0xed，發(fā)送到中心服務(wù)器上，中心服務(wù)器收到的是 0xfd oxed。若不使用我們提供的動態(tài)庫，請自行將數(shù)據(jù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)義。 DTU 收到 0xfd 0xee 后會將其反轉(zhuǎn)義成 0xfe，發(fā)送到下位機(jī)。若不使用我們提供的動態(tài)庫 ，請自行將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義。 DTU 收到 0xfd 0xed 后會將其反轉(zhuǎn)義成 0xfd，發(fā)送到下位機(jī)。若不使用我們提供的動態(tài)庫，請自行將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義。若使用我們提供的動態(tài)庫，已經(jīng)把心跳包過濾掉。 typedef UCHAR u8t。 typedef ULONG u64t。 //Modem模塊的 ID 號 u8t m_phoneno[12]。\039。 //Modem的 4 位動態(tài) ip 地址 u64t m_conn_time。 //Modem模塊最后一次收發(fā)數(shù)據(jù)的時間 } ModemInfoStruct。 // Modem模塊的 ID 號 u64t m_recv_time。 //存儲接收到的數(shù)據(jù) u16t m_data_len。 //接收到的數(shù)據(jù)包類型 // 0x01：用戶數(shù)據(jù)包 // 0x02：對控制命令幀的回應(yīng) }ModemDataStruct。在大多數(shù)語言都提供轉(zhuǎn)換函數(shù)。 功能：啟動服務(wù)器的數(shù)據(jù)服務(wù) ； 參數(shù)： u16ListenPort： 服務(wù)的偵聽端口 ； 返回：成功返回 TRUE，失敗返回 FALSE； 說明：啟動服務(wù)器的數(shù)據(jù)服 務(wù)。 如果失敗了，可以調(diào)用 DSGetLastError()函數(shù)查看錯誤原因。 功能：停止服務(wù)器的數(shù)據(jù)服務(wù) ； 參數(shù)：無 ；