淺析無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)的運用

摘 要：無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)作為一種新興的計算機通信技術(shù)，已然在各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，本文簡要介紹了無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)的工作原理、軟件運用、獨特的優(yōu)勢以及其在不同領(lǐng)域的運用，以期有所借鑒。

關(guān)鍵詞：無線數(shù)據(jù)采集；監(jiān)控；原理；軟件；優(yōu)勢；運用

中圖分類號：TP274.2

隨著現(xiàn)代社會的不斷進步，計算機通信技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)是一種運用較為廣泛的計算機通信技術(shù)，它建立于無線局域網(wǎng)技術(shù)之上，基于原有以太網(wǎng)，以無線微波為介質(zhì)，可以定時采集分散的、無人值守的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析發(fā)送簡單的控制命令。無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)集先進的計算機技術(shù)和通信技術(shù)為一體，廣泛應(yīng)用于各種場合。

1 無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)的工作原理

無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)的工作原理包括硬件工作原理和軟件工作原理。在硬件方面，各種前端用戶設(shè)備首先通過以太網(wǎng)接口、RS232/RS485接口等與前端模塊相連接，接受數(shù)據(jù)的前端模塊對數(shù)據(jù)進行IP打包，通過GPRS/CDMA模塊接入GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，之后通過路由和各種網(wǎng)關(guān)發(fā)送到遠端監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以通過發(fā)送來的信息對遠端設(shè)備進行監(jiān)控。這樣通過把GPRS/CDMA公共數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)采集、傳輸、監(jiān)控系統(tǒng)前端模塊相結(jié)合，從而得以建立基于特定應(yīng)用的無線數(shù)據(jù)采集、傳輸與監(jiān)控系統(tǒng)。在軟件方面，由于編程時需要涉及對無線通信設(shè)備的控制，因此C語言和匯編語言通常運用于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控設(shè)備的通信編程，僅僅需要一個有經(jīng)驗的編程人員就可以進行編程。

無線數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)通常包括以下幾個過程：計算機終端或帶處理器的傳感器將二進制信號發(fā)送到無線調(diào)制解調(diào)器，并通過GPRS/CDMA模塊建立連接，之后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。由此可見，兩端的編程對于建立無線設(shè)備之間的通信顯得格外重要。

計算機的串口是實現(xiàn)計算機終端到GPRS/CDMA模塊之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕緩?。其中Visual Basic5.0中的控件MSCOMM就是通過串口來實現(xiàn)通信的，通過MSCOMM控件屬性的設(shè)置，可以通過VB5.0對其編程，輪詢方法和事件驅(qū)動均可用于控件MSCOMM。控件MSCOMM可以生成OnComm事件，它可以捕獲諸如通過串口接收數(shù)據(jù)和遇到任何錯誤等事件。CommEvent屬性中包含著以整數(shù)形式存在的事件或錯誤的值，通過CommEvent屬性可以判斷最近一次事件或錯誤，也可以設(shè)置一個每次都直接檢查CommEvent屬性值的循環(huán)，這樣就可以“輪詢”事件或錯誤，通過這些方法，可以非常完美的對終端設(shè)備進行無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。

2 無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)中軟件的運用

無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)通常采用的軟件PLC編程軟件、平臺軟件和IPC組態(tài)軟件。

2.1 PLC編程軟件

PLC編程軟件采用的是Schneider公司的TLX-PL7MP10E，它主要是運用于Windows環(huán)境下的，專門用于TSX型系統(tǒng)PLC使用，它所支持的語言模式包括指令語句表（IL）、梯形圖（LD）和順序功能圖（SFC）等，所具有的功能包括診斷、在線編程和在線仿真調(diào)試等。PLC編程軟件支持多種協(xié)議和通信總線，包括JBUS、MODBUSPLUS、UNITELWAY、MODBUS等。

2.2 系統(tǒng)平臺軟件

系統(tǒng)平臺軟件通常采用的系統(tǒng)平臺包括Windows XP、Windows 2003及Windows 2000/NT，它通過服務(wù)后臺Server設(shè)置了操作員命令和系統(tǒng)密碼，同時屏蔽了軟件的某些功能來制約系統(tǒng)的操作，從而防止了非法用戶的入侵。

2.3 IPC組態(tài)軟件

IPC組態(tài)軟件系統(tǒng)是一種以Microsoft Windows 98/NT為中文平臺的組態(tài)軟件，它具有全中文的界面，運用了COM組件和多線程等新技術(shù)，實現(xiàn)了軟件運行穩(wěn)定可靠和實時多任務(wù)等特性，同時具有定義外部設(shè)備和構(gòu)造數(shù)據(jù)庫等功能。畫面可以根據(jù)工程開發(fā)來完成動畫連接，在這樣的環(huán)境下工程師可以完成預定的設(shè)計畫面和動畫連接等工作。由于數(shù)據(jù)庫中擁有各種各樣的數(shù)據(jù)類型，因此IPC組態(tài)軟件系統(tǒng)可以對控制對象的特性進行合理的抽象，同時還可以為趨勢曲線、變量報警、安全防范和過程記錄等重要功能提供一系列簡單可行的操作方法，通過采集控制對象中的數(shù)據(jù)，從而完成實時數(shù)據(jù)庫的記錄工作。另外還可以用動畫的方式將數(shù)據(jù)的變化形象生動的表現(xiàn)出來，同時完成操作記錄、變量報警和趨勢曲線等功能，并最總以歷史數(shù)據(jù)的方式保存為文件。

軟件系統(tǒng)除了具有以上功能外，還需要具有建立新項目、構(gòu)造數(shù)據(jù)庫、繪制畫面、趨勢曲線和報警信息、動畫效果、系統(tǒng)的安全及數(shù)據(jù)報告等功能。

3 無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)終端相比，無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)具有多方面的優(yōu)惠。在硬件方面，無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)前端模塊采用基于ARM架構(gòu)的高性能32位嵌入式微處理器，并搭配大容量的存儲器和嵌入式的操作系統(tǒng)，使得協(xié)議接口得以豐富。在軟件方面，無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)基于嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式微處理器，逐步實現(xiàn)了永遠在線、GPRS/CDMA自動撥號、掉線自動重撥、心跳防斷線機制、動態(tài)域名解析、可配置NAT、SNMP代理內(nèi)嵌和協(xié)議棧支持等，支持的應(yīng)用方式包括串口/以太網(wǎng)、串口/無線和以太網(wǎng)/無線等，具有短信報警、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、指示燈報警和自診斷等功能。這些優(yōu)點使得無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)可以完全滿足客戶的不同需求，并在升級方面也有不小的優(yōu)勢。

4 無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)在不同行業(yè)中的運用

4.1 在城市集中供熱系統(tǒng)中的運用

隨著我國現(xiàn)代生活水平的不斷提高，城市集中供熱系統(tǒng)也進入了高速發(fā)展階段，每年集中供熱的面積均以高達20%增幅而增長。我國具有大大小小的熱力公司約1500家，每家平均面積在200萬平方左右，而無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)在熱力系統(tǒng)的正常運行中扮演了不可或缺的角色。其中熱網(wǎng)的監(jiān)控大大提高了熱力公司的運營效率，從而降低了熱力公司的運營成本，同時還減少了人工值守的熱力站數(shù)量，降低了熱力公司的管理費用，從各種方面均帶來顯著的效益。而無線數(shù)據(jù)采集技術(shù)可以將用戶的使用數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)控制中心，從而為熱力公司做出調(diào)整給予數(shù)據(jù)的支持。

4.2 在油田中的運用

油田往往建在偏僻無人的地區(qū)，且地形相當復雜，這使得人工數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)難以得到運用，而有線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)需要投入大量的資金，也非常不方便。無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)可以克服油田地形復雜、油井分散帶來的監(jiān)控上的問題，使得各個油井的數(shù)據(jù)和資料能夠及時反饋到控制中心，為油田的開采和控制帶來極大的方便。

4.3 在自來水廠的運用

自來水廠的水井往往分布廣泛，要想集中控制非常麻煩，而無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)可以輕松地實現(xiàn)自來水廠水井的監(jiān)控，將不同水井的監(jiān)控資料以無線的方式傳輸給控制中心，大大方便了自來水廠對水源的采集。

4.4 在市政工程中的運用

城市道路中的路燈布置非常廣泛，采用常規(guī)的管理辦法非常難管理，而無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)可以方便地對城市道路兩旁的路燈進行控制，不僅省去了人工管理帶來的成本，而且還可以節(jié)約用電，對政府管理人員來說不失為一種好的管理方法。

總之，無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)由于其本身不可比擬的優(yōu)勢，已成為各個領(lǐng)域的應(yīng)用熱點，對于諸如電力、電信、水利、石油等難以架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)領(lǐng)域，無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)將扮演越來越不可替代的角色。

參考文獻：

[1]鞏偉.無線數(shù)據(jù)采集技術(shù)在燃氣監(jiān)控中的應(yīng)用研究[J].行業(yè)應(yīng)用與交流，2011（08）：102-104.

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作者簡介：趙曉林（1978.08-），男，甘肅人，本科，講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用。

作者單位：蘭州職業(yè)技術(shù)學院，蘭州 730000