移动通信技术在远程数据监控中的应用

江 西 科 学 !"#$%&" ’(")$() 第 !"卷 第 !期 !##$年 %月 &’() !" *’) ! +,-. !##$ 文章编号：/##/0"123（!##$）#!0#/%"0#% 移动通信技术在远程数据监控中的应用 张小林/，!，叶文华/，徐精华! （/4 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 !/##/1 !4 南昌航空工业学院电子工程系，江西 南昌 ""##"%） 摘要：数据通信方式的选择直接影响到远程监控网络的成本和性能。在偏僻地区和布线困难的情况下应用移 动技术进行数据通信是一种有效的方式。介绍了监控网络的结构、工作原理以及单片机与 567工业模块 89"$:之间通信软件的。 关键词：移动数据通信；+8指令；单片机 中图分类号：8*3!34$ 文献标识码：; !""#$%&’$() (* +(,$#- .(//0)$%&’$() 1-%2)(#(34 $) ’2- 5()3 < 6&)3- 7&’& .()’6(# =>+*5 ?:@’0(:A/，BC DEA0FG@/，?H I:AJ0FG@! （/4*@AK:AJ HA:LE-M:NO ’P +E-’A@GN:QM @AR +MN-’A@GN:QM 9’((EJE ’P 7EQF@A:Q@( @AR C(EQN-:Q@( CAJ:AEE-:AJ， I:@AJMG *@AK:AJ !/##/1 ST9；!4*@AQF@AJ UAMN:NGNE ’P +E-’A@GN:Q@( 8EQFA’(’JO，I:@AJV: *@AQF@AJ ""##"% ST9） !,8’6&%’：8FE QF’:QE ’P NFE R@N@ Q’WWGA:Q@N:’A X@O :AP(GEAQEM NFE Q’MN @AR ,E-P’-W@AQE ’P (’AJ < -@AJE Q’AN-’( AENX’-Y R:-EQN(O ) UN :M @ L@(:R WE@AM GM:AJ W’LE NEQFA’(’JO :A -EW’NE @-E@ ’- M:NG@N:’A ’P R:PP:QG(N (:AY) 8F:M ,@,E- :AN-’RGQEM NFE MN-GQNG-E ’P NFE Q’AN-’( AENX’-Y ，’,E-@N:’A ,-:AQ:,(E，@AR NFE REM:JA ’P NFE Q’WWGA:Q@N:’A M’PNX@-E ZENXEEA M:AJ(EQF:, Q’W,GNE- @AR :ARGMN-:@( W’RG(E 89"$: ’P 567) 9-4 :(6;8：7’Z:(E R@N@ Q’WWGA:Q@N:’A，+8 ’-RE-，6:AJ(EQF:, Q’W,GNE- # 引言 在远程数据监测系统中，数据和控制指令的 传输目前主要是有线和专用的无线网络这两种 方式。但是，考虑到监测设备所处环境的特点和 系统成本，在很多情况下，这两种方式并不可取， 有必要寻找一种成本低廉、可靠性高、组网方便 的远程数据传输方式。 随着移动通信技术和数据通信技术的快速 发展，移动数据通信已经成熟并得到了广泛的应 用。在国内，作为移动通信第二代的 567（全球 移动通信系统）具有网络覆盖面广泛、通信质量 优良的特点。除了基本的通话业务，567数据业 务功能的开发应用也取得了长足的进展，开发出 了 676（短消息业务）、96[（电路交换数据业务）、 5ST6（通用分组无线业务）等移动数据业务功 能［/］。将移动数据通信引入到监测系统中，可以 充分利用现有的 567网络资源，达到节省投资、 可靠性高、组网方便的目的。本文介绍一种基于 676的电力参数监测系统，论述了系统的设计思 收稿日期：!##% < #\ < #$；修订日期：!##% < #3 < #1 作者简介：张小林（/32#—），男，江西新余市人，现为南京航空航天大学在读硕士研究生。 万方数据 路和功能的实现方法。 ! 移动 "#"传输流程 $"#网络中的点对点短消息业务是一种移 动台和短信中心（"#"%）之间的移动数据通信， 它是通过 ""& 信令信道并采用数据分组进行传 送的一种业务，在未通话时通过 "’%%(信道，通 话时采用 ")%%(信道。移动 "#"网络结构如图 !所示。 图 ! "#"网络结构 用户通过移动台将短消息发出，经过基站传 递给移动交换中心，再通过 ""&信令信道提交给 短信中心，短信中心将短信及时存储下来，并向 移动台回发确认信息。"#"%实质是一个数据库 应用程序，其核心进程负责通过 &号信令网与移 动交换机的连接，在收到一条短信时将其储存到 数据库中，同时，另一个进程将这条短信取出放 到发送队列中将其发送出去。如果发送成功，则 将这条短信从数据库中删除；如果发送失败，短 信中心会收到 $"#网络返回的表明发送失败的 信息，此时，短信中心暂时停止该短信的发送，根 据系统设置的时间间隔重发，直到发送成功或到 有效期为止。 由上述可见，"#"的收、发，使用的是独立于 业务信道的 $"#信令信道进行数据分组传输， 所以话音和短信业务互不干扰，一个激活的移动 台（#"）能够在任何时候收、发一条短消息，无论 此时业务信道是否正在进行话音或数据通信。 同时，"#"%采用“存储—转发”机制，在系统规定 的有效期内可确保当移动台激活时能及时收到 短信，故利用 "#"方式进行数据传输是可靠和有 效的。值得指出的是，每个短消息文本可以包含 !*+个英文字母（&,-.编码）或 &+个 /0-1234编码 （!*,-.）的非拉丁字符（如汉字和阿拉伯数字），文 本长度超过值时要分多次发送。 5 监控系统结构及原理 系统由位于现场的智能采集终端和监控中 心计算机这两部分组成。监控网络的结构可分 为两层：所有的智能采集终端与 $"#网之间的 通信作为底层，采用星形拓扑结构；监控中心计 算机与 $"#网之间的通信构成上层。如图 5所 示。 图 5 监控系统网络结构 智能采集终端负责采集现场数据并通过由 $"#工业模块所构成的通信部件将数据发送出 去。发送的数据经 $"#网络传送到位于移动通 信局的短信中心。监控中心由 $"#工业模块和 计算机组成，计算机经串口和该 $"#工业模块 连接，以实现和短信中心之间的数据收发。智能 终端以短信形式发出的设备状态信息也可以由 系统工作人员的手机接受，使工作人员在远离现 场的情况下能够及时了解系统的运行状况。整 个监控系统中，数据和指令传输的核心部件是 $"#工业模块。 西门子的 6%78 系列模块性价比很高，目前 使用较广泛。本系统采用的是 "-4940: 公司的 $"#模块 6%78-，它是西门子最新推出的 $"#工 业模块，功能上与 6%78模块兼容，设计紧凑，有 利于缩小了产品体积。该模块集射频电路和基 带处理器于一体，向用户提供的 )6命令接 口，使模块的外部接口标准化，便于应用系统的 开发设计。6%78- 与 $"# 5 ; 5 <、双频（$"#=++ ; $"#!>++）、?"575 数据口、符合 @6"A 标准的 $"#+&+&和 $"#+&+8 兼容，且易于升级为 $B?" 模块。6%78- 的主要技术特点为：支持 $"#=++ 和 $"#!>++双频 ；支持数字、语音、短消息和传 真；低功耗（休眠状态为 7 C 8 9)；空闲状态为 58 9)；发射状态为 7++ 9)（平均））；标准协议的认 证、采用 $"# BDE:45 ; 5 < 标准；电源电压为单一 电压 7 C7 F G HC > F；数据传送采用 )6 命令集； "#"具有 6@I6 和 B’/ 图形模式；可选波特率 7++ ,J: G !!8 K,J:，自动波特率为 H C > K,J: G !!8 K,J:。 6%78- 模块主要是由射频天线、内部 LM)"(、$"#基带处理器、匹配电源和一个 H+脚 的 NAL（N4O2 A0:4O.-20 L2O14，零阻力插座）接口插 座组成。这 H+个引脚可以划分为 8类，即电源、 数据输入 ;输出、"A# 卡、音频接口和控制。其 ·HH!· 江 西 科 学 5++8年第 57卷 万方数据 中，第 ! " !#脚为电源部分：! " $脚为电源电压 输入端 %&’(( )，* " !+脚为电源地 ,-.，!/脚为 对外输出电压（供外电路使用），!#脚为 0112 3 4567接负温度系数的热敏电阻。8# " 89 脚对 应的是 :;6卡的引脚；!$、/+、/! 和 /8 脚为控制 部分：!$ 脚为点火线 ;,4（;<=>(>?=），当 41/$> 通 电后必须给 ;,4一个大于 !++ @A低电平，模块才 启动；/+脚为 B41 &’CDEF，/!脚为 7?GHI J?G=，/8 脚为 :K-1；!* " 8/脚是 B:8/8串口的功能引脚， !L、!9脚分别为发送 BM.和接收 4M.引脚［8］。 / 智能采集终端 / N! 智能采集终端硬件构成 该终端要求实现现场数据的采集和发送、控 制指令的接收功能，整个电路可分成两部分：以 04L91$8单片机为核心的数据采集模块；通信模 块 41/$>。其组成如图 /所示。 图 / 智能终端原理框图 变电站中变压器的输出电压和电流等参数， 通过相应的互感器或传感器的变换，经 0 O . 变 换后由单片机进行实时采集，并存储下来。 04L91$8单片机的特点是［/］：工作频率可达 /8 6PQ，内带容量为 L RS 的 TU’AV 程序存储器和 8$*字节 B06，具有休闲和掉电工作模式。多路 模拟开关在单片机的控制下进行采样通道的切 换，以实现不同时间对不同参数的采集。由于对 采集的现场数据要求进行时间定标，以便于对数 据进行分析，系统中使用了一片日历时钟芯片 71TL$L/7为系统提供时钟，04L91$8每秒从时钟 芯片那里获得最新时间作为系统的时间基准，由 此对数据进行时间标定。系统还扩展了一片 *#RS的 58BW6作数据存储器。 数据的发送和指令的接收通过通信模块 41/$> 完成。41/$> 提供标准 B: 3 8/8 接口， 04L91$8通过其本身的串口与 41/$>连接，进行 04指令的操作。所发送的数据先转换成 41/$> 所要求的格式，再由 41/$> 发送出去。同理，短 消息形式指令由 41/$>收到并存贮在 :;6卡后， 单片机就可以读取并执行相应的操作。键盘电 路实现不同功能或工作方式的切换。显示电路 用于显示现场的有关参数或智能终端当前的工 作状态。 / N8 通信软件的设计 41/$>同时支持文本（4HX( 6?JH）和 7.2（7I?Y (?C?U .HACI>F(>?= 2=>(）二种方式发送和接收 :6: 短信息。本系统采用 7.2 模式，它可以使用任 何编码方式，对 41/$> 模块的操作是通过向 41/$>发送 04 指令集中的 04 命令来实现的。 基本的 04指令有： 04 ) 16,T Z +；O O设置成 7.2工作模式 04 ) 16,: Z =；O O发送短消息（字节数为 =） 04 ) 16,B；O O读出短消息 04 ) 16,.；O O删除短消息 在 7.2模式下使用 04指令进行信息的收、 发时，要按照规定的帧格式进行。7.2模式的短 消息中，不仅包含了用户的数据，还包含了发送 者的信息。以发送数据为例，帧格式为： 04 ) 16,: Z 8+ [ 1B \ [ ]T \ +L 9! 移动 短信中心电话号码 !! ++ +. 9! 被叫 :;6电话号 码 ++ ++ ++ 用户数据的长度 用户数据 如：短信中心号码为 L*!/*+^$8#/+!，:;6 电 话号码为 !/98#*+$*$^，则发送数据“!8/#$*”的 04命令帧格式为： 04 ) 16,: Z 8+ +. +0 +L 9! *L/!+*$^#8+/T! !! ++ +. 9! *L/!89*#$+$*T^ ++ ++ ++ +* !8/#$* 04L91$8单片机向 41/$> 发 04 指令的方法：先 将命令中的所有字符和阿拉伯数字转换成对应 的 0:1;;，然后再通过串行口发送给 41/$>。转换 之后的形式如下： *!P，^#P，8SP，*/P，*.P，*^P，^/P，/.P.S /8P，/+P，+.P，+0P /+P，/LP，/9P，/!P /*P，/LP，//P，/!P，/+P，/*P，/$P，/^P， /#P，/8P，/+P，//P，#*P，/!P /!P，/!P，/+P，/+P，/+P，##P，/9P，/!P， /*P，/LP，//P，/!P，/8P /9P，/*P，/#P， /$P，/+P，/$P，/*P，#*P，/^P /+P，/+P，/+P，/+P，/+P，/+P，/+P，/*P /!P，/8P，//P，/#P，/$P，/*P 要注意的是，41/$> 是由底层通信模块（65）和 04命令解释器（40）组成的，40解释04指令要 （下转第 !^!页） ·$#!·第 8期 张小林等：移动通信技术在远程数据监控中的应用 万方数据 低，易于操作，且诱导分化的再生频率高，一次性 成苗数量多，每个外植体能产生数个小芽，以后 陆续发育成苗，苗健壮，生根率高。 （!）组培试管苗生根容易，但炼苗较困难。 经多种基质（珍珠岩、砻糠灰、土和砻糠灰）的反 复试验，健壮大苗高 " #$以上时炼苗成活率高， 弱矮小苗反之。试管苗在 " 月份炼苗为最佳时 期，%月上旬即可移栽田间，让其有充分的缓苗 时期，不误农季。 （"）本试验栽培的组培苗花生，定植时间晚， 开花生育期较晚，所结的果荚数，鲜果重，分枝数 等不及直播黑皮花生多，但从采收的组培花生 看，其荚果大小的均匀度、净重占总荚果量好于 直播黑皮花生。 （%）黑皮花生为半直立株型，枝密、叶绿、生 育期长，挂荚果数多，产量可达 & ’’’ ( ) *’’ +, - +$!，是普通花生的一倍。如果土壤贫瘠，水肥跟 不上，就很容易挂空果。本试验种植密度稀、田 块没起垄，导致花生枝条匍匐茎分散，高空挂果 现象严重。产生许多空壳、瘪仁的荚果，严重影 响产量。 （*）因地适宜种植黑皮花生，通过种植密度 提高单株有效座果率来增加花生的产量。 参考文献： ［.］ 梁丽琨，林荣双，由翠荣，等 / 不同激素对花生离体 分化的影响［0］/ 植物研究，!’’%，!%（!）：.1) 2 .3./ ［!］ 林荣双，梁丽琨，肖显华，等 / 花生幼叶为外植体的 植株再生系统建立［0］/ 植物学报，!’’"，!’（"）："’) 2 ".!/ ·.).·第 !期 王碧琴等：黑皮花生的茎尖快速繁殖及试管苗栽培技术研究 000000000000000000000000000000000000000000000 （上接第 !"#页） 一定的时间，因此在发出 $ %& ’（即 ()）时应等 待足够的时间或检测 *+,#-的响应，然后再发其 余数据，否则，会出现数据丢失或命令得不到执 行的问。最后发送“+./0 1”，用于通知 *+,#-此 次发送结束。短消息的接受、短消息的删除等可 参考 )*指令集，这里不再详述。 " 结论 由于 234 移动通信网广泛的覆盖范围，在 布线难度大或布线成本过高的远程数据监测网 络中采用移动通信技术是一种实用有效的数据 通信方式，特别是能实现信息的移动收发。但 是，移动短信的传送采用的是信令信道，在业务 繁忙时其传输能力会受到限制；另外，短信传输 采用的是存贮 5转发方式，它的实时性相对弱一 些。因此，适合于对实时性要求不是很严格的中 小型监控网络中采用。 参考文献 ［!］ 常大年，王 静，果明实 6现代移动通信技术与组织 ［4］6北京：北京邮电大学出版社，7(((：!(, 5 !7"8 ［7］ 3-9:9;<8 *+,#- =>/?@>/9 A;.9/B>C9 D9论文

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