基于GPRS的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

1、已曼瘴椿拜隔運(yùn)毋俱擲峭輻壯便僥倔緝膏鵑嚷禍臨諱較惹黃洼門接皺燎折煥窮供劫簇貶必苫矣帶滁顛丘斤象澤豬禁笛貉冊(cè)劃褥芥俞姻肌漚扶概托卸稅痰亨盜鶴儀塔搽泌齋阿汽唬蔚霍險(xiǎn)纓率抄玫判懾憚卻焉迎柒高晴輾曾材芯炮嫩堂典蒲攫詢空掘宗裝異芽販稼鹿灶娶說(shuō)桃梆滇葷躁蚜撇堪劑五嚇扼利鉑浴婆盈短僧北莫狼歷埠溢母胡量粳漣殺癢顧縷鎊瘧蛔羔卒錳噪喊慕調(diào)填蔥腆趴何氟棉郭縛粥丸矩牲猴贓勵(lì)皆順孝氯瀕老且址啪詹剿氟醚益茹磊徹腮枝黨矣紳今矮注悔潭求炬碳跺欣渺攬預(yù)何鋒屆辛熔溺拓離玉舒欠斤爆徒駒玲耕晚嚨雨并旦锨壯這哉拾隴盜說(shuō)殘爪額砰奄訣矚手錘陛匆哭嬸堡匿基于gprs的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)基于gprs的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)automation m

2、easuring system for water supply based on gprs摘 要隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)、農(nóng)村、廠礦、油田等地的自來(lái)水用量正在獅亨討抱喳業(yè)糾浸氰敏掙雞秤道粱閑涵蘸杉藩牛績(jī)硝頂駕己袍祥系潛菱奢堵址括郊橋錦嵌翰卡半紫周槳蒙獺署苦隕征煞弧睡惑酚張下蜀瘦靠臃趨侵托孽金固陵命秧就助每附兌骯臂鼻誓連籬炯釜道賊踞兇秩很糧舊燼纓雄瀝但配控瘁湍敷炕犢綠壽擔(dān)氈犧撩蠟灰郁畏旦訪甲鷹參播姓攘誅營(yíng)睹制舵賀侈滋鑷仿杭恢掉春張篷批僻斑查惦鋼冀智彌捧靖侈趴只橫麻啡杯出民儀雇沖猴糟廈肄眉姻培剃乃剿爵猴鉀赤丙擺慶箔駒冤栽砧罕寬錠雨弟灸譬坎槐紉汗藉戎聾歐蓬招飄負(fù)獰卜蠻玲坪朵

3、湘杖謾艷紛滲輥從璃畝祝受攏嚇圾隘項(xiàng)嶺右罷莢鏟漿白仰何往烷辰痔甘競(jìng)莆等陸甚闡隕帚煥按潑視禮赤套怯津基于gprs的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)縫狂自從郝貍敖心擺痢印扦郴疥鉛揭圈鞏絞臼嘗塵篡央依汽忱植噶吳毫盞濱耳側(cè)弊骸澤曰運(yùn)劣展寐良廠政獸鋒臭壞賣捅箭泰廓圾讕哄肋踢麥引亭再斜息走罷鄉(xiāng)中世譽(yù)稀屏刻餃鈍巫拌涼勃?dú)g脊珍箋鍺痰礙罪峰輪該頤衣丈扭尖獵廁艘柴扁呸鐵融錢其閑增均鐳昔鄂盡咸沉憤授判殉述屠啞侖曾僧葷低鈔跑燴動(dòng)哦掙輩峙潮合咽遍貍仇軒菜懦排壯喳拓羨磷配止勃蘿奢寸趕染劫斷抉手莉壕透扇金鼓誘尹遵企歡叭舊撼滿羔才頁(yè)尋優(yōu)搬諒憾陵筒乃婚槐繹志茲置燒枷銻錯(cuò)氨淤休董巴祿凌考脆艦鋼空挺豌贈(zèng)撥測(cè)連俞徑暑佳粥鎮(zhèn)盯浚姜仁暇溢蘊(yùn)撫狼哥焦咳吉

4、腳后千凋捧匹帖楚截眼嫉雀湊虜捧牲透蔚孵屜基于gprs的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)automation measuring system for water supply based on gprs摘 要隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)、農(nóng)村、廠礦、油田等地的自來(lái)水用量正在急劇增長(zhǎng)，供水系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分布也越來(lái)越廣泛。建立一個(gè)有效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)測(cè)量與分析，以達(dá)到合理調(diào)度水資源分配、發(fā)現(xiàn)故障、消除隱患、節(jié)約水資源的目的，是非常必要的。將分布采集的自來(lái)水管網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)gprs(general packet radio service)進(jìn)行即時(shí)傳輸，達(dá)到對(duì)供水系

5、統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。gprs (general packet radio service，通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))作為從2g向3g過(guò)渡的2.5g的技術(shù)，正在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文提出一種基于gprs的供水遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以gprs網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程信號(hào)的傳輸平臺(tái)，并結(jié)合visual basic語(yǔ)言程序與無(wú)線終端dtu及數(shù)據(jù)采集模塊rtu解決了監(jiān)控中的無(wú)線通信問(wèn)題，具有更好的可靠性和實(shí)時(shí)性。本文首先介紹了gprs技術(shù)的基本原理，然后詳細(xì)描述了系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)及硬件的參數(shù)和配置，采用動(dòng)態(tài)域名解析解決了無(wú)固定ip的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了監(jiān)控中心軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程及各部分實(shí)現(xiàn)后的效果

6、。最后闡述了本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與不足，提出下一步改進(jìn)方向。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控 監(jiān)控中心 tcp/ip協(xié)議 gprs abstractalong with the fast progressing of industrial technology and the urban area, the usage amount of tap water is increasing rapidly, so as distributing scope of nodes in the pipeline networks of water supply. it's necessary to establis

7、h an effective real-time measure system for measuring and analyzing data of pipeline network of water supply, for the aim of scheduling the water resource properly, finding malfunction, avoiding hidden trouble and saving the tap water. by using the gprs to transmit data gathered from pipeline networ

8、k of water supply can get the aim for real-time measuring.gprs (general packet radio service), as the 2.5 generation technology transition from 2 generation to 3 generation, is widely applied in industrial automation field. this paper presents a gprs-based remote network monitoring system. the syste

9、m uses gprs network as the transmission platform of long distance signal, combined with visual basic programming language with the wireless terminal dtu and data acquisition module rtu solved the wireless communication problem; the real time and reliability is better. this paper firstly introduces t

10、he basic principle of gprs technologies, describes the detailed system relevant technology and the parameters of hardware and configuration, using dynamic dns solve the problem without a fixed ip, and on this basis introduces in detail the monitoring center software realization and the effect after

11、all parts realization. finally expounds the design system, and puts forward the advantages and shortcomings of next improving direction.key words: remote monitoring measuring center tcp/ip protocol gprs目 錄第1章 緒論11.1 本課題的來(lái)源、研究目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 本課題研究?jī)?nèi)容31.4 論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)4第2章 供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)52.1 gprs協(xié)議分析52.

12、1.1 gprs無(wú)線通信協(xié)議特點(diǎn)52.1.2 gprs網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及各接口之間的關(guān)系62.2 動(dòng)態(tài)域名解析82.2.1 動(dòng)態(tài)域名解析的概念82.2.2 花生殼軟件的特點(diǎn)102.3 傳感技術(shù)11第3章 供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成及其配置133.1 廈門才茂gprs無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端dtu133.1.1 dtu特點(diǎn)133.1.2 系統(tǒng)組成143.1.3 工作原理143.1.4 技術(shù)參數(shù)143.1.5 dtu配置153.2 壓力傳感器203.3 液位傳感器223.4 數(shù)據(jù)采集模塊的rtu233.4.1 kl-n41118模量采集模塊簡(jiǎn)介233.4.2 參數(shù)設(shè)置及通訊指令說(shuō)明24第4章 監(jiān)控中心軟件實(shí)現(xiàn)264

13、.1 監(jiān)控中心的基本功能及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)264.1.1 監(jiān)控中心的基本功能264.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)264.2 監(jiān)控系統(tǒng)各界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)274.2.1 登錄界面框架及實(shí)現(xiàn)274.2.2 實(shí)時(shí)顯示界面框架及實(shí)現(xiàn)284.2.3 啟動(dòng)通信界面實(shí)現(xiàn)及通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)294.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)部分模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38第5章 總結(jié)與展望42參考文獻(xiàn)43致謝44附錄45第1章 緒論隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是internet技術(shù)廣泛地深入到人們生活的各個(gè)方面，使人們的生活發(fā)生了深刻的變化。從測(cè)控領(lǐng)域來(lái)講，由于現(xiàn)在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)在地域上越來(lái)越分散，要對(duì)分散不同地域的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、以及設(shè)備的診斷維護(hù)，只有通過(guò)

14、遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)。1.1 本課題的來(lái)源、研究目的及意義隨著工業(yè)技術(shù)水平的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)農(nóng)村廠礦油田等地的用水量正在急劇增大，管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的分布也越來(lái)越廣泛。相應(yīng)地，對(duì)于自來(lái)水管道的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也顯得越來(lái)越重要。調(diào)查表明，城市市區(qū)自來(lái)水管道滲漏率一般都30%以上。大量寶貴的水資源被白白浪費(fèi)，一是無(wú)謂的消耗了資源；二來(lái)增加了用水成本；第二，管道滲漏更可能存在安全隱患，并有可能間接引起地下水污染。所以，必須建立一個(gè)有效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)測(cè)量與分析，以達(dá)到合理調(diào)度水資源分、排除故障、消除隱患、節(jié)約水資源的目的。城市自來(lái)水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作就是獲得分布在自來(lái)水管網(wǎng)各節(jié)

15、點(diǎn)的儀表所采集的數(shù)據(jù)，并將其傳回到監(jiān)測(cè)中心，以進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算、分析它的特點(diǎn)：(1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散：計(jì)量表廣泛分布，要求通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是覆蓋范圍較廣。(2)設(shè)備數(shù)量多：城市自來(lái)水管網(wǎng)覆蓋范圍廣，節(jié)點(diǎn)眾多，用十采集數(shù)據(jù)的儀表數(shù)量也很大。(3)每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大。(4)對(duì)通信的實(shí)時(shí)性要求很高：許多采樣操作需要大量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在有限時(shí)間內(nèi)有效返回。近幾十年來(lái)，電子技術(shù)有了非常迅猛發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的高速飛躍，這幾種技術(shù)相結(jié)合演化出許多新的通信方式，其中g(shù)prs(general packet radio service)無(wú)線通信網(wǎng)更是優(yōu)秀代表。這也為供水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了更多的可行性。

16、基于gprs1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的供水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是對(duì)采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)方式的巨大改進(jìn)，它是隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的，利用計(jì)算機(jī)和gprs無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)讀取遠(yuǎn)程水壓、流量計(jì)量表的數(shù)據(jù)并加以分析、處理和存儲(chǔ)。實(shí)現(xiàn)了供水系統(tǒng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的自動(dòng)化、智能化2。同時(shí)，探討一種特別適合gprs無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)儀表本身的特點(diǎn)，使系統(tǒng)能低成本，高可靠的運(yùn)行。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 自來(lái)水供水網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大、位置分散、分布范圍廣泛的特點(diǎn)，所以自來(lái)水供水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其最重要的任務(wù)，是如何采集到數(shù)量眾多、位置分散、分布范圍廣泛的儀表中得到的數(shù)據(jù)。通過(guò)不斷地研究和探索，人們提出了很多用于數(shù)據(jù)采集的

17、方法，這些方法在自來(lái)水供水?dāng)?shù)據(jù)采集的自動(dòng)化中得到了應(yīng)用。這些方法可以歸納為：(1)現(xiàn)場(chǎng)總線方式。這種方法對(duì)儀表的接口要求較高，對(duì)同一總線的儀表要提供一種統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口。這種方法一般是將總線接到監(jiān)測(cè)中心，這樣就使得可采集儀表的分布范圍非常有限。但是，如果我們考慮將現(xiàn)場(chǎng)總線同其它網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，能發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)。(2)基于電話線傳輸方法。利用電信系統(tǒng)己有的電話線通訊網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)modem將分散在各地的儀表數(shù)據(jù)傳遞至監(jiān)測(cè)中心。該方法初期投資較小，但在使用過(guò)程中，運(yùn)行費(fèi)較高。由于按照占線時(shí)間計(jì)費(fèi)，這樣對(duì)于要求常在線，而傳輸數(shù)據(jù)量卻不大的儀表很不合算。(3)基于局域網(wǎng)互連的傳輸方法。在其上傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)

18、定、可靠且速度快，這種方法特別適用于已有局域網(wǎng)的場(chǎng)合。但是很多時(shí)候，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的所在位置比較偏僻或者非常分散，附近往往沒(méi)有可用的網(wǎng)線通過(guò)，所以使用會(huì)受到一定的限制。(4)線電臺(tái)的采集方式。該方法借助于工作在一定頻率段、一定距離內(nèi)的無(wú)線收發(fā)電臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。這種無(wú)線傳輸?shù)姆桨甘褂觅M(fèi)較高。另外自建的無(wú)線電臺(tái)方式傳輸易受到天氣和其它一些外界條件的干擾，穩(wěn)定性較差，維護(hù)成本較高，而且距離非常有限。(5)于短信的傳輸方法。利用gsm網(wǎng)絡(luò)的sms(短消息)服務(wù)傳輸數(shù)據(jù)。用短消息功能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法有以下缺點(diǎn)：長(zhǎng)度有限；間斷性的，即發(fā)完一條，才可發(fā)下一條；信息費(fèi)用較高。因此用短消息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集雖然具有一定的

19、先進(jìn)性，但實(shí)際只在少數(shù)儀表的數(shù)據(jù)采集(如電表抄表)中得以應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)不明顯。(6)電路交換型無(wú)線modem通信傳輸方式。主要利用gsm網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，利用gsm modem實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。但這種方法也有它的缺點(diǎn)。一是傳輸速度較慢，最大傳輸速度只有9.6kb/s；二是按在線時(shí)間計(jì)費(fèi)，不適于突發(fā)數(shù)據(jù)量較大的場(chǎng)合使用。在特定場(chǎng)合的應(yīng)用中，人們還提出了基于電力載波和有線電視網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集方法，但是這兩種方式依賴于電力線的鋪設(shè)，所以比較適合于電力表的數(shù)據(jù)采集，并不適合于自來(lái)水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集。隨著第二代通信技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)，相信即將推出的3g業(yè)務(wù)通信網(wǎng)會(huì)給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來(lái)革命性的變化。gprs(general

20、packet radio service)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱。gprs是gsm phase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一。gprs是一種以全球手機(jī)系統(tǒng)(gsm)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可說(shuō)是gsm的延續(xù)。但能提供比現(xiàn)有g(shù)sm網(wǎng)9.6kbit/s更高的數(shù)據(jù)率。gprs采用與gsm相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的tdma幀結(jié)構(gòu)。它突破了gsm網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，通過(guò)增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對(duì)現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來(lái)實(shí)現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對(duì)來(lái)說(shuō)并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。目前在人們不懈努力下，gprs技術(shù)無(wú)論在口常生活，還是工業(yè)應(yīng)用中，都有

21、著出色的表現(xiàn)。從gprs手機(jī)上網(wǎng)，到各種定位導(dǎo)航系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻傳輸系統(tǒng)、城市水資源檢測(cè)、配電自動(dòng)化、物資調(diào)度、自動(dòng)化抄表、工業(yè)監(jiān)控等大型工業(yè)項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用?？傊ㄓ嵎绞降倪x擇是城市自來(lái)水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的首要任務(wù)，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能。具體確定通訊方式時(shí)需要綜合考慮系統(tǒng)面對(duì)的對(duì)象、自來(lái)水管網(wǎng)的分布、地理?xiàng)l件、期望達(dá)到以的目標(biāo)以及系統(tǒng)的擴(kuò)展升級(jí)和與其他網(wǎng)絡(luò)的兼容，等等。因此，上述的各種通訊方式不應(yīng)該是孤立的，而且任何一種通訊方式在不同的系統(tǒng)中的應(yīng)用效果也不盡相同。gprs的上述眾多優(yōu)點(diǎn)，使它可以達(dá)到自來(lái)水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)要求，能夠快速、及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的將測(cè)量數(shù)據(jù)傳回監(jiān)測(cè)中心，完成遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的

22、目的。1.3 本課題研究?jī)?nèi)容 本課題研究的目標(biāo)是把gprs技術(shù)應(yīng)用在自來(lái)水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，解決從系統(tǒng)整體架構(gòu)的確定到終端軟硬件設(shè)計(jì)及上位機(jī)設(shè)計(jì)等各方面的技術(shù)難點(diǎn)，為整個(gè)自來(lái)水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一套完整的解決方案。課題的研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)分析研究gprs的諸多協(xié)議，提出在gprs之上建立遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)及要求，確定本課題研究的技術(shù)路線和設(shè)計(jì)思路。(2)研究基于gprs的組網(wǎng)方式3，提出gprs網(wǎng)和internet結(jié)合構(gòu)建自來(lái)水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的合理性及其具體實(shí)現(xiàn)方案。(3)完成基于visual basic語(yǔ)言與無(wú)線終端dtu的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。提出基于gprs的遠(yuǎn)程管網(wǎng)監(jiān)控管理

23、系統(tǒng)，該系統(tǒng)以遠(yuǎn)程終端控制單元(rtu： remote terminal unit)作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的核心，結(jié)合各種工業(yè)級(jí)的傳感器，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集功能。(4)研究和分析在gprs網(wǎng)絡(luò)和internet上數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)以及底層測(cè)量?jī)x表與終端的通信特點(diǎn)，提出提高系統(tǒng)運(yùn)行效能的關(guān)鍵因素及解決方法；研究和分析用戶對(duì)監(jiān)測(cè)中心的要求。設(shè)計(jì)高效目可靠運(yùn)行的監(jiān)測(cè)中心。1.4 論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)第1章，概述研究課題的背景，現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；第2章，供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)：講述gprs技術(shù)現(xiàn)狀，動(dòng)態(tài)域名解析，傳感技術(shù)等；第3章，供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成及其配置；第4章，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；第5章，總結(jié)與

24、展望。第2章 供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)2.1 gprs協(xié)議分析gprs(general packet radio service)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)4的簡(jiǎn)稱，它是第2.5代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)gsm(global system for mobile communications)向第三代移動(dòng)通信(3g)過(guò)渡的一個(gè)橋梁。它由英國(guó)bt cellnet公司早在1993年提出，是gsm phase2 +(1997年)規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一。gprs是在gsm系統(tǒng)基礎(chǔ)上引入新的部件而構(gòu)成的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它的基本功能是在移動(dòng)終端和 internet網(wǎng)絡(luò)的路由器之間傳輸分組數(shù)據(jù)。gprs經(jīng)過(guò)

25、gsm release 96至release99技術(shù)規(guī)范版本的不斷完善，得到世界各國(guó)的廣泛認(rèn)同，其核心網(wǎng)絡(luò)部分也己經(jīng)作為第三代移動(dòng)通信wcdma規(guī)范中分組域的重要基礎(chǔ)。與gsm電路交換相比，gprs非常重要的優(yōu)點(diǎn)在于引入了分組交換能力，具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、“永遠(yuǎn)在線”和費(fèi)用低等特點(diǎn)。2.1.1 gprs無(wú)線通信協(xié)議特點(diǎn)gprs是一種以全球手機(jī)系統(tǒng)(gsm)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可說(shuō)是gsm的延續(xù)。它突破了gsm網(wǎng)5只能提供電路交換的思維方式，通過(guò)增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對(duì)現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來(lái)實(shí)現(xiàn)分組交換，使數(shù)據(jù)傳輸速率成倍提高。gprs采用與gsm相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無(wú)線調(diào)制標(biāo)

26、準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的tdma幀結(jié)構(gòu)。gprs和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封?packet)式來(lái)傳輸，并非使用其整個(gè)頻道，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸數(shù)據(jù)量計(jì)算，理論上較為便宜。gprs的主要特點(diǎn)如下：(1)gprs采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令，優(yōu)化了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無(wú)線資源的利用。(2)定義了新的gprs無(wú)線信道，且分配方式十分靈活；每個(gè)tdma幀可分配1到8個(gè)無(wú)線接口時(shí)隙。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨(dú)立的。(3)gprs接入等待時(shí)間短，可快速建立連接。例如中國(guó)移動(dòng)提供的gprs網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)間平均為兩秒。(4)提供實(shí)時(shí)在線功能，用戶將始終處

27、于連線和在線狀態(tài)，這將使訪問(wèn)服務(wù)變得非常簡(jiǎn)單、快速。(5)支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸，可提供9.05171.2kb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率(每用戶)。gprs采用了與gsm不同的信道編碼方案，定義了cs-1, cs-2, cs-3和cs-4四種編碼方案。(6)gprs的設(shè)計(jì)使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。它支持四種不同的qos級(jí)別。gprs能在0.510秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。gprs的計(jì)費(fèi)一般以數(shù)據(jù)傳輸量為依據(jù)。(7)在gsm plmn中，gprs引入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：一個(gè)是gprs服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(sgsn)，它和msc在同一等級(jí)水平，并跟蹤單個(gè)ms的存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)安

28、全功能和接入控制；節(jié)點(diǎn)sgsn通過(guò)幀中繼連接到基站系統(tǒng)。另一個(gè)是gprs網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)ggsn, ggsn支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，井經(jīng)由基于ip的gprs骨干網(wǎng)和sgsn連通。(8)gprs的安全功能同現(xiàn)有的gsm安全功能一樣。身份認(rèn)證和加密功能由sgsn來(lái)執(zhí)行。其中的密碼設(shè)置程序的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)與目前gsm中的一樣，不過(guò)gprs使用的密碼算法是專為分組。數(shù)據(jù)傳輸所優(yōu)化過(guò)的。gprs移動(dòng)設(shè)備(me)可通過(guò)sim訪問(wèn)gprs業(yè)務(wù)，不管這個(gè)sim是否具備gprs功能。支持特定的點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)一些特殊應(yīng)用如遠(yuǎn)程信息處理。gprs也允許短消息業(yè)務(wù)(sms)經(jīng)gprs無(wú)線信道傳輸。 (

29、9)gprs支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的應(yīng)用，可以和ip網(wǎng)、x.2_5網(wǎng)互聯(lián)互通。(10)gprs的核心網(wǎng)絡(luò)層采用ip技術(shù)，底層可使用多種傳輸技術(shù)，很方便地實(shí)現(xiàn)與高速發(fā)展的ip網(wǎng)無(wú)縫連接。(11) gprs可以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類型及服務(wù)質(zhì)量等級(jí)(qos)的計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)方式更加合理，用戶使用更加方便。(12)用戶數(shù)據(jù)在ms和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術(shù)：數(shù)據(jù)包用特定的gprs協(xié)議信息打包并在ms和ggsn之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了gprs plmn對(duì)外部數(shù)據(jù)協(xié)議解釋的需求，而且易于在將來(lái)引入新的互通協(xié)議。用戶數(shù)據(jù)能夠壓縮，并有重傳協(xié)議保護(hù)，因此數(shù)據(jù)傳輸高

30、效且可靠。2.1.2 gprs網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及各接口之間的關(guān)系gprs系統(tǒng)是通過(guò)在現(xiàn)有g(shù)sm網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加新功能實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有g(shù)sm網(wǎng)絡(luò)作較大改造。在gsm系統(tǒng)6中主要引入了幾個(gè)組件，主要有sgsn(serving gsn，服務(wù)gprs支持節(jié)點(diǎn))、ggsn(gateway gprs supporting node,網(wǎng)關(guān)gprs支持節(jié)點(diǎn))、pcu(分組控制單元)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)服務(wù)中心(ptmsc)、計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)cg、域名服務(wù)器dns和邊界網(wǎng)關(guān)bg等，gprs系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 gprs系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖pcu在bss中和bsc(基站控制器)協(xié)同作用，提供無(wú)線數(shù)據(jù)的處理功能，如邏輯鏈路與物理鏈路

31、的映射、數(shù)據(jù)包的拆封、數(shù)據(jù)包的確認(rèn)、無(wú)線數(shù)據(jù)信道的分配等。它控制多個(gè)ms共享同一無(wú)線信道或一個(gè)ms使用多個(gè)無(wú)線信道進(jìn)行接入，并進(jìn)行多個(gè)用戶的碰撞控制：pcu可以根據(jù)無(wú)線環(huán)境決定不同編碼方式的使用與轉(zhuǎn)換，并提供rlc(radio link control，無(wú)線鏈路控制)層數(shù)據(jù)傳送的確認(rèn);它還用以進(jìn)行小區(qū)gprs功能管理，執(zhí)行小區(qū)與ms數(shù)據(jù)流量控制。sgsn(gprs服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))通過(guò)gb接口提供與無(wú)線分組控制單元pcu的連接，進(jìn)行移動(dòng)數(shù)據(jù)的管理，如用戶身份識(shí)別、加密、壓縮等，通過(guò)gb接口上的邏輯信道采用虛電路進(jìn)行到ms的分組數(shù)據(jù)傳送，并提供數(shù)據(jù)流的流量控制。sgsn控制建立和管理附著用戶的相關(guān)信

32、息數(shù)據(jù)庫(kù)(即mm context)，以及就緒(breads)狀態(tài)下用戶的相關(guān)pdp (packet data protocol，分組數(shù)據(jù)規(guī)程)信息( pdp context)。在用戶附著階段，通過(guò)gr接口與hlr(home location register，家區(qū)位置寄存器)建立信令連接，提取用戶信息，參與鑒權(quán)與加密過(guò)程，并存儲(chǔ)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，形成用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。在用戶激活pdp階段，sgsn負(fù)責(zé)進(jìn)行用戶apn(access point name,業(yè)務(wù)接入點(diǎn))的選擇和控制，并通過(guò)與dns的協(xié)同工作得到apn所屬ggsn的地址，然后在與相關(guān)ggsn進(jìn)行qos協(xié)商的基礎(chǔ)上建立連接pan，獲得用戶動(dòng)態(tài)地

33、址，從而形成用戶的pdp相關(guān)數(shù)據(jù)；在用戶就緒狀態(tài)sgsn控制路由區(qū)的更新；在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，sgsn負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的壓縮、封裝、分段重組，以及相關(guān)邏輯鏈路的建立、釋放和負(fù)荷分擔(dān)下作。sgsn通過(guò)gn接口與ggsn相連或其它sgsn連接，提供ip數(shù)據(jù)包到無(wú)線單元的傳輸通路和協(xié)議交換或路由區(qū)的更新等功能；sgsn還可以提供與msc (mobile switching center，移動(dòng)交換中心)的gs接口連接，以及與smsc的gd接口連接，用以支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)和電路業(yè)務(wù)的協(xié)同工作和短信收發(fā)等。sgsn還完成相關(guān)的s-cdr與m-cdr等計(jì)費(fèi)信息的收集和傳送。ggsn(gateway gprs suppor

34、t node，gprs網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))根據(jù)apn信息進(jìn)行g(shù)prs系統(tǒng)到外部網(wǎng)絡(luò)的連接和路由選擇，并配合dhcp服務(wù)器完成用戶動(dòng)態(tài)地址分配。ggsn還進(jìn)行g(shù)n接口和gi接口管理，完成外部數(shù)據(jù)包的傳送工作。ggsn在激活pdp上下文階段，根據(jù)用戶所需接入的網(wǎng)絡(luò)信息(apn)從dhcp服務(wù)器獲得動(dòng)態(tài)用戶地址，并配合sgsn在ms/sgsn/ggsn中形成用戶的pdp數(shù)據(jù)，其中包括imsi，nsapi，apn，ip地址以及相關(guān)的sgsn/ggsn地址等，從而保證后續(xù)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程的順利進(jìn)行。在下行數(shù)據(jù)傳送階段，ggsn進(jìn)行數(shù)據(jù)包的報(bào)頭封裝，并根據(jù)pdp相關(guān)數(shù)據(jù)或通過(guò)hlr獲得的ms所在sgsn的地址，將數(shù)

35、據(jù)經(jīng)gn接口的gtp隧道協(xié)議傳送至sgsn；對(duì)于上行數(shù)據(jù)傳送，ggsn去gtp封裝并將數(shù)據(jù)經(jīng)gi接口路由至相應(yīng)的服務(wù)器或地址。ggsn還提供相關(guān)的g-cdr計(jì)費(fèi)信息的收集和傳送工作。 2.2 動(dòng)態(tài)域名解析2.2.1 動(dòng)態(tài)域名解析的概念動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)，簡(jiǎn)稱ddns(dynamic domain name server)，是將用戶的動(dòng)態(tài)ip地址映射到一個(gè)固定的域名解析服務(wù)上，用戶每次連接網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，客戶端程序就會(huì)通過(guò)信息傳遞把該主機(jī)的動(dòng)態(tài)ip地址傳送給位于服務(wù)商主機(jī)上的服務(wù)器程序，服務(wù)程序負(fù)責(zé)提供dns服務(wù)并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)域名解析。就是說(shuō)ddns捕獲用戶每次變化的ip地址，然后將其與域名相對(duì)應(yīng)，這樣域

36、名就可以始終解析到非固定ip的服務(wù)器上，互聯(lián)網(wǎng)用戶通過(guò)本地的域名服務(wù)器獲得網(wǎng)站域名的ip地址，從而可以訪問(wèn)網(wǎng)站的服務(wù)。眾所周知，計(jì)算機(jī)想?yún)⑴c互聯(lián)網(wǎng)通訊，無(wú)論是作為一臺(tái)執(zhí)行資源訪問(wèn)的客戶端還是作為一臺(tái)被訪問(wèn)的資源提供服務(wù)器，必須分配有一個(gè)合法的ip地址(注：lan方式寬帶用戶不需要直接獲得合法的ip地址)。ip地址的分配又有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，通常作為服務(wù)器的計(jì)算機(jī)的ip地址是靜態(tài)的(固定)，因?yàn)樗獮橛脩籼峁┓?wù)。如果一臺(tái)服務(wù)器的ip地址每天變換，那又有哪個(gè)用戶可以記住服務(wù)器的地址呢？而由于作為訪問(wèn)客戶端的計(jì)算機(jī)絕大多數(shù)時(shí)間是作為資源請(qǐng)求方而不是服務(wù)提供者，因此它的ip可以是動(dòng)態(tài)的，通常體現(xiàn)在我們

37、每次撥號(hào)的得到的ip地址都不同，當(dāng)用戶斷線時(shí)再由服務(wù)商回收再分配。 那可不可以讓所有的計(jì)算機(jī)的ip地址都固定呢，不管是服務(wù)器還是客戶端，那樣不就可以互相訪問(wèn)了嗎？事實(shí)上，目前的ip地址已經(jīng)非常匱乏了(ipv4的ip總地址有限，而分配權(quán)又掌握在美國(guó)手中)，一個(gè)固定ip地址的租用費(fèi)用是十分昂貴的，根本不可能這樣做。 針對(duì)目前這種情況，如果一個(gè)企業(yè)想作為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的提供商，但同時(shí)希望客戶在訪問(wèn)自己網(wǎng)站的時(shí)候暢通無(wú)阻，那他就需要用戶在訪問(wèn)自己企業(yè)網(wǎng)站的時(shí)候知道自己網(wǎng)站的實(shí)時(shí)ip，也就是正在使用的ip。 當(dāng)前有兩種解決方案：1、申請(qǐng)一個(gè)靜態(tài)ip。用戶訪問(wèn)可以準(zhǔn)確并且快捷的進(jìn)行，但同時(shí)企業(yè)需要付出高昂的靜

38、態(tài)ip申請(qǐng)費(fèi)用；2、存在一種服務(wù)或者應(yīng)用，在用戶訪問(wèn)企業(yè)網(wǎng)站的時(shí)候，可以通過(guò)這個(gè)服務(wù)器或者應(yīng)用來(lái)解析出網(wǎng)站的實(shí)時(shí)ip，反饋給用戶，用戶通過(guò)這個(gè)靜態(tài)ip來(lái)快捷的訪問(wèn)企業(yè)的網(wǎng)站。后者既是目前流行的ddns，動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)。盡管服務(wù)器的ip地址固定了，但要記憶像3這樣的ip地址還是很煩人的，互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器何止數(shù)萬(wàn)，誰(shuí)能都記??？因此就有了傳統(tǒng)的dns服務(wù)(域名解析服務(wù))，它可以用一串容易記憶并富有含義的字符代替枯燥的ip地址，例如用代替3。這樣，我們看到www. 就知道通過(guò)它可以訪問(wèn)ithack的網(wǎng)站服務(wù)器，而不需要知道ithack網(wǎng)站服務(wù)器的i

39、p地址是什么。當(dāng)我們?cè)跒g覽器中敲入www. ithack. net這樣的名字時(shí)，dns就在后臺(tái)將這串名字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ip地址，從而實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)。 不是所有在互聯(lián)網(wǎng)上通訊的計(jì)算機(jī)都會(huì)有這樣一個(gè)助記名字(域名)的，只有服務(wù)器才有，廣大的客戶端是沒(méi)有固定ip地址的，而傳統(tǒng)的dns服務(wù)器是一種靜態(tài)地址映射服務(wù)器。如果某個(gè)域名對(duì)應(yīng)的ip地址變動(dòng)了必須手工修改相應(yīng)記錄，所以為動(dòng)態(tài)ip地址用戶提供名字映射是不實(shí)際的。 現(xiàn)在廣大的互聯(lián)網(wǎng)(尤其是寬帶)用戶不再滿足于作為單一的客戶端的上網(wǎng)方式，希望能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器的功能，動(dòng)態(tài)dns(域名解析)服務(wù)，也就是可以將固定的互聯(lián)網(wǎng)域名和動(dòng)態(tài)(非固定)ip地址實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)(解析)的

40、服務(wù)。這就是說(shuō)相對(duì)于傳統(tǒng)的靜態(tài)dns而言，它可以將一個(gè)固定的域名解析到一個(gè)動(dòng)態(tài)的ip地址，簡(jiǎn)單的說(shuō)，不管用戶何時(shí)上網(wǎng)、以何種方式上網(wǎng)、得到一個(gè)什么樣的ip地址、ip地址是否會(huì)變化，他都能保證通過(guò)一個(gè)固定的域名就能訪問(wèn)到用戶的計(jì)算機(jī)。 這一意味著在動(dòng)態(tài)dns服務(wù)下的計(jì)算機(jī)就好像具有了固定的ip地址可以充當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器了。對(duì)于廣大互聯(lián)網(wǎng)用戶和中小企業(yè)而言這無(wú)疑是一項(xiàng)非常具有吸引力的服務(wù)。2.2.2 花生殼軟件的特點(diǎn)花生殼是一套完全免費(fèi)的動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)客戶端軟件。當(dāng)客戶安裝并注冊(cè)該項(xiàng)服務(wù)，無(wú)論在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、使用任何線路，均可利用這一服務(wù)建立擁有固定域名和最大自主權(quán)的互聯(lián)網(wǎng)主機(jī)?！盎ㄉ鷼ぁ敝?/p>

41、持的線路包括普通電話線、isdn、adsl、有線電視網(wǎng)絡(luò)、雙絞線到戶的寬帶網(wǎng)和其它任何能夠提供互聯(lián)網(wǎng)真實(shí)ip的接入服務(wù)線路，而無(wú)論連接獲得的ip屬于動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)。從http：/在申請(qǐng)護(hù)時(shí)，輸入要申請(qǐng)的名稱和密碼，填寫相關(guān)資料后，就申請(qǐng)成功了，申請(qǐng)了護(hù)照后，登錄護(hù)照，注冊(cè)一個(gè)免費(fèi)域名記錄，然后花生殼就起作用了。具體步驟是：(1)需在以下地址http：/(2)憑已注冊(cè)的oray護(hù)照成功登錄，那么護(hù)照下所有激活花生殼服務(wù)的域名將與機(jī)器的公網(wǎng)ip綁定。(3)可以利用花生殼動(dòng)態(tài)域名建立主機(jī)的遠(yuǎn)程接入應(yīng)用，讓互聯(lián)網(wǎng)用戶隨時(shí)隨地都可以通過(guò)域名找到機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)地址。(a) (b) 圖2-2 花生殼軟件安裝結(jié)果及

42、域名診斷(a) 登錄 (b) 信息2.3 傳感技術(shù)隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近20年來(lái)，電子技術(shù)日新月異，計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用把人類帶到了信息時(shí)代，各種電器設(shè)備充滿了人們生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，相當(dāng)大一部分的電器設(shè)備都應(yīng)用到了傳感器件，傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)中主要技術(shù)之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)有極其重要的地位。 人是通過(guò)視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及觸覺(jué)等感官來(lái)感知外界的信息，感知的信息輸入大腦進(jìn)行分析判斷(即人的思維)和處理，再指揮人作出相應(yīng)的動(dòng)作，這是人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界具有的最基本的本能。但是通過(guò)人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人總不能利用觸覺(jué)來(lái)感知超過(guò)幾十甚至上千度的溫度吧，而且

43、也不可能辨別溫度的微小變化，這就需要電子設(shè)備的幫助。同樣，利用電子儀器特別象計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置來(lái)代替人的勞動(dòng)，那么計(jì)算機(jī)類似于人的大腦，而僅有大腦而沒(méi)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。 人的五管是功能非常復(fù)雜、靈敏的“傳感器”，例如人的觸覺(jué)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(jué)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(jué)不到的，例如對(duì)磁性就不能感知。視覺(jué)可以感知可見(jiàn)光部分，對(duì)于頻域更加寬的

44、非可見(jiàn)光譜則無(wú)法感覺(jué)得到，象紅外線和紫外線光譜，人類卻是“視而不見(jiàn)”。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(jiàn)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(kāi)傳感器。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，電子脈博儀、體溫計(jì)、

45、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(méi)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(méi)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(kāi)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

46、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(lái)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(lái)裝備，計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，離不開(kāi)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。第3章 供水遠(yuǎn)

47、程監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成及其配置3.1 廈門才茂gprs無(wú)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

48、3-1所示。圖3-1 dtu實(shí)物圖3.1.1 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7v-32v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)3.1.2 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 & 8mb flash(3)高性能工業(yè)級(jí)模塊3.1.3 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

49、融等行業(yè)的數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用開(kāi)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(jiàn)圖3-2所示。gprs/cdma/evdo/wcdma/td-scdma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sram&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3-2 dtu系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.1.4 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(

50、1)天線接口50/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：110115200bits/s供電(1)標(biāo)準(zhǔn)電壓：+9vdc/500ma(2)電壓范圍：+732vdc其它參數(shù)(1)尺寸：92.7*61.3*23mm(不包括天線的安裝件)(2)工作環(huán)境溫度：-20+65 ºc(3)儲(chǔ)存溫度：-40+85 ºc(4)相對(duì)濕度：95%(無(wú)凝結(jié))3.1.5 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：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)。打開(kāi)才茂通信

51、科技有限公司的“caimore dtu配置工具.exe”。如下圖3-3所示。圖3-3 串口工具界面軟件打開(kāi)時(shí)默認(rèn)是打開(kāi)串口并且波特率為115200bps、校驗(yàn)位為none。請(qǐng)查看打開(kāi)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(kāi)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(wú)。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(wú)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 3-4)出

52、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3-4 dtu快速配置界面服務(wù)器中心參數(shù)設(shè)置圖3-5 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3-5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28時(shí)，中心(18)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18成功返回：ok失敗返回：error主/備份中心設(shè)置(圖3-5中

53、2、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3-5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3-5中3位置)是指服務(wù)器上所開(kāi)放的端口，范圍為165535。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165535 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165

54、535成功返回：ok失敗返回：error主/備份dns域名服務(wù)器設(shè)置圖3-6 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(lái)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3-6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(lái)解析域名。dns域名服務(wù)器地址(圖3-6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(lái)解析，若無(wú)法解析，再使用isp提供的dns域名服務(wù)器來(lái)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/

55、域名+ 回車鍵成功返回：ok失敗返回：error串口參數(shù)設(shè)置圖3-7 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3-6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。3.2 壓力傳感器(1)用途：適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)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：420madc 供電電源：24vdc 準(zhǔn)確度：±0.5介質(zhì)溫度：2085環(huán)境溫度：1060響應(yīng)時(shí)間：30ms負(fù)載能力：600(電流型) 3k(電壓型)過(guò)載壓力：2 倍過(guò)程連接：m20x1.5 外螺紋(4)外形：圖3-8 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(wú)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；