無線數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)測技術的應用

祁玉平QI Yu-ping

（華北制藥河北華民藥業(yè)有限責任公司，石家莊052165）

0 引言

無線數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)控技術是基于無線局域網(wǎng)技術的一種較為廣泛的應用技術。它在原有以太網(wǎng)監(jiān)控的基礎上，用無線微波作介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳輸可以對分散的、無人值守的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行定時采集，并且可以發(fā)送簡單的控制命令。它將先進的計算機技術、通信技術有機結合為一體，適用于地域廣闊的各種環(huán)境。

隨著GPRS/CDMA網(wǎng)絡技術的逐步成熟，無線數(shù)據(jù)相關應用已經(jīng)成為當前的應用熱點。

GSM網(wǎng)絡是國內(nèi)覆蓋范圍最廣，應用最普遍的無線通信網(wǎng)絡。SMS(Short Message Service)短信息服務是GSM系統(tǒng)中提供的一種GSM終端之間通過服務中心進行文本信息收發(fā)的應用服務，其中服務中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信報警就是利用高覆蓋率的無線GSM網(wǎng)絡，將報警信息或監(jiān)測數(shù)據(jù)信息以短信的形式無線傳送到工作人員手機上或監(jiān)控中心的計算機上，輕松實現(xiàn)報警信息、數(shù)據(jù)信息從有線到無線遠程的跨躍。

1 項目需求

我公司質(zhì)量部實驗室有5臺工業(yè)冷藏箱及6臺生化培養(yǎng)箱，用來存放藥品及微生物培養(yǎng)試驗使用。工藝要求所有設備內(nèi)部溫度保持在一定的范圍內(nèi)，因為一旦溫度出現(xiàn)問題而不能及時處理，將影響到藥品及樣品的質(zhì)量。因此我們設計了一套溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)可采集11臺設備的實時數(shù)據(jù)，當溫度超出控制范圍時，能在最短的時間內(nèi)將故障點傳達給相關人員，使之能夠迅速到達報警點排除故障。

2 溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)綜述

本系統(tǒng)采用的是設備內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的有線采集和無線傳輸組成。具體采用無線溫度采集模塊、無線接收模塊，局域網(wǎng)模塊、GSM短信模塊以及上位機組成。

該監(jiān)測報警系統(tǒng)在每臺工業(yè)冷藏箱及生化培養(yǎng)箱內(nèi)部布置一至兩個溫度傳感器，同時在設備外部布置一臺無線溫度采集模塊，無線溫度采集模塊實時采集溫度傳感器數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)打包處理后發(fā)送到無線網(wǎng)絡；每個值班崗位分別設置一臺無線接收模塊，由于無線數(shù)據(jù)采集模塊在無線網(wǎng)絡中具有唯一地址，無線接收模塊通過接收不同地址的采集模塊數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對工業(yè)冷藏箱及生化培養(yǎng)箱的溫度數(shù)據(jù)24小時不間斷監(jiān)測。

每臺設備的無線接收模塊可通過NP801串口通信服務器連接到辦公局域網(wǎng)絡上，用局域網(wǎng)模式可有效防止因為距離較遠導致的信號衰弱對監(jiān)控系統(tǒng)的影響，局域網(wǎng)中的任意一臺計算機可以對這11臺設備進行監(jiān)控。本系統(tǒng)設置一臺上位機，內(nèi)置標準組態(tài)軟件，與局域網(wǎng)模塊通過以太網(wǎng)口連接，實時記錄分析采集到的數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)溫度越線（超出設定值范圍），即產(chǎn)生報警，報警信息通過GSM短信模塊發(fā)送至相關人員手機，從而該人員可以第一時間到達現(xiàn)場排除故障，最大限度地保障每臺設備安全可靠的運行。

3 溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)示意圖及網(wǎng)絡結構圖

3.1 溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)運用無線溫度傳感技術，無線通信技術可實時自動采集及監(jiān)測設備內(nèi)的溫度，并將數(shù)據(jù)傳至主控PC，并可通過GSM短信模塊將重要參數(shù)的超限報警信息發(fā)送至工作人員手機，從而輕松實現(xiàn)無人值守和遠程監(jiān)測。

3.2 溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖如圖2所示。

11臺設備分布在6樓和7樓兩個樓層，每臺設備配備一個無線溫度采集模塊，并將由無線射頻發(fā)射到無線接收模塊，無線接收模塊將數(shù)據(jù)傳至計算機局域網(wǎng)。系統(tǒng)在8樓設置一臺計算機，用來記錄分析并處理采集到的數(shù)據(jù)。

4 溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)功能

系統(tǒng)能對設備內(nèi)的溫度進行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上進行數(shù)據(jù)存儲與分析，并輸出打印曲線。當設備內(nèi)溫度出現(xiàn)超標的時候，系統(tǒng)可進行超標報警，系統(tǒng)能實現(xiàn)以下功能：

4.1 動態(tài)記錄功能 連續(xù)如實的采集和記錄監(jiān)測箱體內(nèi)各種數(shù)據(jù)，以文字、數(shù)字和圖形、表格方式進行實時顯示和記錄監(jiān)測信息。（圖3、圖4）

4.2 數(shù)據(jù)存儲功能 所有的數(shù)據(jù)采集實時記錄到主機計算機上，按要求記錄各個傳感器的通訊狀況，實時數(shù)據(jù)、實時曲線、歷史曲線或表格及工作情況報告；可以定時自動保存、備份、歸檔等。

4.3 用戶分級管理 嚴格的密碼授權制度和用戶分級制度為用戶提供了一個總監(jiān)控管理平臺，以保證只有授權的工作人員才可進行相應的管理和操作。

4.4 短信報警功能 本系統(tǒng)采用GSM短信模塊及上位軟件組態(tài)實現(xiàn)了短信超限報警功能。

在出現(xiàn)超標數(shù)據(jù)的時候，如溫度超過設定上下限時，可以按照操作人員指定設置的方式輸出報警方式。本系統(tǒng)采用短信報警方式。報警參數(shù)可以根據(jù)實際要求在軟件中設置，包括設備的高溫報警（高于此溫度報警）、低溫報警參數(shù)（低于此溫度報警）、報警時發(fā)送報警信息的手機號、多次發(fā)送的時候每條短信延遲時間參數(shù)、報警短信免打擾時間以及是否讓電腦的揚聲器發(fā)聲報警等。

5 結束語

溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)運用無線數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)測技術實現(xiàn)了設備數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測，并且通過GSM短信報警技術將測量點的超限報警信息發(fā)送至設定聯(lián)系人的手機，從而保障了在現(xiàn)場無人值守的情況下，相關負責人仍然可以在收到報警短信后第一時間處理異常情況，輕松實現(xiàn)了24小時無人值守及遠程監(jiān)測。

溫度遠程監(jiān)測系統(tǒng)實施后大大提高了崗位人員的工作效率及工作質(zhì)量，得到相關部門領導的一致贊譽。

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