水井CDMA監(jiān)控系統(tǒng)通信解決方案

1、水井CDMA監(jiān)控系統(tǒng)通信解決方案CDMA是目前解決移動(dòng)通信信息效勞的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、覆蓋圍 廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。CDMA勺推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無(wú)線辦公提供了根底設(shè)施平臺(tái)，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應(yīng)用和開展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，CDMA網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。CDMA勺出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無(wú)線辦公提供了一種新的選擇。在原有水井生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，很多必須無(wú)人值守的設(shè)備或采集站，不適合搭建有線通訊 網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)采用光纖或電臺(tái)的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊，不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且不適應(yīng)移動(dòng)的需要。隨著新一代CDMA移動(dòng)通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無(wú)線移

2、動(dòng)數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。高速的數(shù)據(jù)傳輸和永遠(yuǎn)在線特點(diǎn)，配合按流量收費(fèi)的資費(fèi)方式，使CDMAi訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護(hù)、道路交通、商務(wù)金融、移動(dòng)辦公、零售效勞等行業(yè)中的應(yīng)用具有無(wú)可比較的性價(jià) 比優(yōu)勢(shì)。采用 CDMAc線通訊網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)IP通訊，既可獨(dú)立作為數(shù)傳通道，也可作為已經(jīng)架 設(shè)光纖、數(shù)傳電臺(tái)等方式的輔助手段。三種無(wú)線通信方式特點(diǎn)比較根據(jù)自來(lái)水廠監(jiān)控系統(tǒng)分布特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)有：無(wú)線超短波、GSM短信、CDMA。無(wú)線超短波：可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作環(huán)境，提供標(biāo)準(zhǔn)接口，可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、 PLC 等連接，實(shí)現(xiàn)透明傳輸，傳輸速率為1200-19.2K, 頻點(diǎn)間隙為 25K

3、, 采用工業(yè)頻段230MHZ或400MHZ接收靈敏度較高，技術(shù)成熟組網(wǎng)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境架設(shè)天線 ，中心站一般 要求 20-30 米,分站在 10米左右,超短波受電臺(tái)數(shù)量的限制。 采用這種方式時(shí)數(shù)據(jù)中心與監(jiān)控 點(diǎn)之間需要架設(shè)微波網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸。GSM短信：利用GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、 終端和監(jiān)控中心之間的通訊接口。采用這種方式，用于數(shù)據(jù)流量較小或只在異常情況下需要告警時(shí)，費(fèi)用高，延時(shí)大。CDM：A 有實(shí)時(shí)在線，按量計(jì)費(fèi)，快捷登錄、高速傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。這種方式傳輸數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性 好，傳輸速率高，不受地形或地域的限制，按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)，平均費(fèi)率低，適合大規(guī)模應(yīng)用。保持現(xiàn)有設(shè)備系統(tǒng)中的各終端由

4、工業(yè)PLC執(zhí)行實(shí)時(shí)控制，循環(huán)檢測(cè)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并向上位機(jī)發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。以CDMA!訊方式來(lái)代替上位機(jī)與 PLC間的通訊。二、CDM/技術(shù)概述CDMA是碼分多址的英文縮寫( Code Divisio n Multiple Access)，它是在數(shù)字技術(shù)的分支擴(kuò)頻通信技術(shù)上開展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼 進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的 偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以 實(shí)現(xiàn)信息

5、通信。CDMA多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、 軟切換等，正受到越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商和用戶的青睞。三、CDMA網(wǎng)絡(luò)特性1 CDMA1X用戶可隨意分布和移動(dòng)自己的網(wǎng)點(diǎn)，無(wú)需擔(dān)憂線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致 的通訊中斷。建設(shè)新的營(yíng)業(yè)廳無(wú)需進(jìn)行拉線、埋線等工作。較光纖或?qū)＞€系統(tǒng)投資較少，設(shè) 備安裝方便。2CDMA1X資費(fèi)廉價(jià)，計(jì)費(fèi)合理。 CDMA1資費(fèi)包月比有線網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)還廉價(jià)。銀行聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)沒(méi)有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必采用資費(fèi)很高的專線DDN幀中繼。CDMA1X還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的效勞質(zhì)量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。在CDMA1網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長(zhǎng)時(shí)間的保持這種連

6、接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道并被計(jì)費(fèi)，保持時(shí)不占用信道不計(jì) 費(fèi)。這樣，營(yíng)業(yè)廳既不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時(shí)的費(fèi)用。3CDMA1XE最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。4 CDMA1網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接。由于CDMA1網(wǎng)本身就是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無(wú)需經(jīng)過(guò) PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分 組數(shù)據(jù)網(wǎng) IP 網(wǎng)或 X.25 網(wǎng)互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 集群，雙向傳呼，GSM短信息而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。5 覆蓋較好。比較很多無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

7、集群，雙向傳呼，CDPD而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最 好的。四、水井生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用解決方案 以一般水井生產(chǎn)監(jiān)控為例，監(jiān)控的參數(shù)有：水井液位、電壓、電流及狀態(tài)?？梢詫?duì)檢測(cè)參數(shù)在相應(yīng)畫面和報(bào)表中顯示出來(lái)，并根據(jù)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如最大值、最小值、平均值、 累加值、定時(shí)值等的計(jì)算處理，并分類進(jìn)行存儲(chǔ)，接受各種形式的查詢功能。根據(jù)預(yù)先設(shè)置 的報(bào)警限值，在實(shí)測(cè)值超限時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，以便及時(shí)采取措施。數(shù)據(jù)中心站組建數(shù)據(jù)中心站通過(guò)專線VPDN方式直接接入 CDMA移動(dòng)基站，并獲得一個(gè)固定的 IP地址。 采集站數(shù)據(jù)無(wú)需路由到 In ternet 網(wǎng)絡(luò)，采集站 DTU也采用固定IP地址的UIM卡。采用這種 方式組成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)

8、網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)性好、平安性高的特點(diǎn)，但接入費(fèi)用相對(duì)較高。由工控機(jī)和網(wǎng)關(guān)組成 LAN局域網(wǎng)，接入CDMA網(wǎng)絡(luò)以作為PLC的上位機(jī)，采用組態(tài)軟件充 當(dāng)人機(jī)界面。根據(jù)工藝要求預(yù)置幾套工藝流程，用戶可根據(jù)實(shí)際需要加以選擇設(shè)備運(yùn)行狀況、 儀表檢測(cè)參數(shù)可顯示在顯示器上，顯示方式多樣，有指示燈狀態(tài)顯示、虛擬儀表數(shù)碼顯示、 光棒圖模擬顯示、動(dòng)態(tài)曲線跟蹤、歷史曲線查詢、形象動(dòng)畫顯示等。人機(jī)界面友好，操作方 便，關(guān)鍵控制點(diǎn)密碼保護(hù)，系統(tǒng)平安可靠。計(jì)算機(jī)參與設(shè)備管理，累計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，計(jì)算 電能消耗。并可根據(jù)事先設(shè)定的監(jiān)控圍、對(duì)流量、液位、PH值等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，一旦超出設(shè)定圍，計(jì)算機(jī)立即啟動(dòng)聲光報(bào)警，并將這一時(shí)刻的有

9、關(guān)數(shù)據(jù)、工況記錄下來(lái)，以供分析、決 策。計(jì)算機(jī)所測(cè)數(shù)據(jù)可按一定時(shí)間間隔記錄在硬盤上，用戶可根據(jù)需要隨時(shí)將有關(guān)數(shù)據(jù)打印 出來(lái)。遠(yuǎn)端采集站組建在采集站處加裝工業(yè) PLC采集所有子系統(tǒng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合處理。PCL串口掛接LZ CDMADTU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一收發(fā)?？删幊炭刂破鱌LC接受控制中心站程控指令，執(zhí)行實(shí)時(shí)控制，循環(huán)檢測(cè)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)向數(shù)據(jù)中心站發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。各儀表間采用模擬隔離，以減少相互干預(yù)，提高 系統(tǒng)精度。在設(shè)計(jì)中，通過(guò)選擇具備高可靠性設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少設(shè)備故障率，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。設(shè)備本身的可靠性是決定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的主要因素。特別是采集點(diǎn)的CDMA DTU更是整個(gè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)

10、正常運(yùn)行的重要保障。本次選取藍(lán)斯通信公司的LZ系列的CDMA DTI設(shè)備具有高可靠性，通過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的 EMC抗干擾測(cè)試，在設(shè)備級(jí)充分保障了網(wǎng)絡(luò)可靠性。CDMA DTU根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其部的 IP地址和端口例如：59.57.95.36 : 1099來(lái)主動(dòng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心站，并建立 TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)CDM/DTU的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè) PCL提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來(lái)找到對(duì)應(yīng)的 CDMA DTU將命令下發(fā)到該 PLC, PLC響應(yīng)后通過(guò)CDMQTU把數(shù)據(jù)發(fā)到數(shù)據(jù)中心站，即完成了一個(gè) 應(yīng)答式的通訊流程?？刂浦行恼窘M建控制中心站的主要功能是負(fù)責(zé)向

11、遠(yuǎn)端采集站發(fā)送控制信令，讓采集站執(zhí)行實(shí)時(shí)控制，循環(huán)檢測(cè)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)向數(shù)據(jù)中心站發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。工作原理：控制中心站和遠(yuǎn)端采集站不直接建立連接，而是掛接LZ CDM/DTU通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò)將控制信令發(fā)送至數(shù)據(jù)中心站，數(shù)據(jù)中心站接收到信令后再轉(zhuǎn)發(fā)至各個(gè)遠(yuǎn)端采集站，實(shí) 現(xiàn)信令交互?？刂浦行恼镜腄TU部設(shè)置的端口應(yīng)和遠(yuǎn)端采集站所訪問(wèn)的端口區(qū)分開。LZ CDMQTU根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其部的IP地址和端口來(lái)主動(dòng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心站例如：59.57.95.36 : 1099，并建立TCP/IP鏈路。五、系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)* FCQWHitrET六、所需二次開發(fā)1 .軟件底層通訊收發(fā)、中轉(zhuǎn)部件以西門子PLC所采

12、用的組態(tài)軟件為例，用戶原有的人機(jī)界面、處理程序無(wú)需太大改動(dòng)。 可以用簡(jiǎn)單的Socket編程并加上相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)控制功能，來(lái)代替原有的有線Modem拔號(hào)通訊部件。2. 模塊在線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)程序及遠(yuǎn)程復(fù)位在電路交換數(shù)據(jù)環(huán)境中，連接是端到端的，所以用戶能夠知道連接是否完成，以及數(shù)據(jù) 傳遞的情況，但在 CDM環(huán)境中，附屬于 CDMA承載體的終端是“永遠(yuǎn)在線的，它在任何時(shí) 候都準(zhǔn)備透明地相對(duì)于用戶而言傳送或接收數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)，檢查數(shù)據(jù)包是否發(fā)送成功的 任務(wù)就落到了用戶頭上。鑒于可能出現(xiàn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)堵塞、模塊斷電等突發(fā)情況，用戶可根據(jù) 需要設(shè)置相應(yīng)的傳遞確認(rèn)機(jī)制。例如，掛接LZ CDMA DTU勺終端定時(shí)向中心點(diǎn)發(fā)送

13、“呼叫，中心點(diǎn)收到后返回給該終端“回復(fù)，以確定模塊傳輸是否正常。LZ CDM/DTU提供強(qiáng)制復(fù)位管腳，用戶可提取該管腳，在模塊不能正常工作時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位。同時(shí)，需要預(yù)設(shè)在其它通訊方式失效情況下，實(shí)時(shí)切換到CDMA!訊的切換條件。3模塊的初始化客戶端的模塊所需要的初始化信息包括：遠(yuǎn)程效勞器IP地址及端口號(hào)用于連接遠(yuǎn)程服務(wù)器，定時(shí)休眠時(shí)間/定時(shí)上線時(shí)間用于定時(shí)更新效勞器最新偵聽(tīng)的套接字，效勞器端 模塊置用于遠(yuǎn)程喚醒效勞器端模塊，緩沖觸發(fā)條件保證數(shù)據(jù)包格式統(tǒng)一。效勞器端模塊所需要的初始化信息主要是：IP Registration用于在被喚醒時(shí)報(bào)告自身IP地址及相關(guān)信息。七、系統(tǒng)特點(diǎn)該系統(tǒng)具有下述特點(diǎn)

14、：1、該系統(tǒng)是國(guó)首創(chuàng)和同類產(chǎn)品率先采用CDMA數(shù)據(jù)通信技術(shù)的裝置。它具有CDMA勺各種優(yōu)點(diǎn)，即：1.1永遠(yuǎn)在線：只要激活 CDMA后，將永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問(wèn)題；類似于一種無(wú)線 專線網(wǎng)絡(luò)。1.2高速傳輸：由于 CDMA取了先進(jìn)的分址通信方式，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達(dá) 171.2kb/s。因此，本系統(tǒng)在一條可移動(dòng)的信息高速公路上傳輸數(shù)據(jù)。1.3按量收費(fèi)：CDMA按照本系統(tǒng)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量來(lái)收取費(fèi)用，沒(méi)有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)，即使在線，也不收費(fèi)。因此，它是一種面向使用、科學(xué)合理的計(jì)費(fèi)方式。2、該系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控功能可使供水公司及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握水井的運(yùn)行狀況，使供 水管理和效勞質(zhì)量水平躍上一個(gè)

15、新臺(tái)階，有力地促進(jìn)供水公司現(xiàn)代化管理水平的提高。3、該系統(tǒng)可徹底解決用水的實(shí)時(shí)管理、實(shí)時(shí)計(jì)量和遠(yuǎn)程控制的問(wèn)題，為供水公司實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 程自動(dòng)計(jì)量、水損分析管理和用水系統(tǒng)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控等現(xiàn)代化供水管理提供了可靠的手段。4、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控可減少循監(jiān)和相關(guān)的員工人數(shù)及費(fèi)用開支，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高監(jiān) 控工作效率；該系統(tǒng)的將防止人工疏忽的漏監(jiān)、誤檢、估測(cè)；該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控可減少由于 管道破裂漏水、用電失誤等造成的水量損失、水井平安隱患；該系統(tǒng)的應(yīng)用將有效地降低供 水管網(wǎng)的運(yùn)行本錢。5、配置大容量非易失存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)大量的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，停電數(shù)據(jù)也可保存10 年；密碼保護(hù)，非授權(quán)用戶無(wú)法操作。八、系統(tǒng)顯著的經(jīng)濟(jì)效益1

16、、較低的工程造價(jià)由于城市的自來(lái)水供水普及率一般均達(dá)95%以上，多數(shù)水井既分散又遠(yuǎn)離供水公司， 多年來(lái)供水公司所應(yīng)用的無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的通信一般都采用電臺(tái)。如采用該種通信方式，供水公司 的數(shù)據(jù)中心站均需配置電臺(tái)、專用電源和高增益的鐵塔天線，在市區(qū)各處的采集站除配置電 臺(tái)及專用電源外，還需配置高增益的定向天線。而本系統(tǒng)的通信采用中國(guó)聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)，在水司的數(shù)據(jù)中心只需 VPDN網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)端采集站只需配置 CDMA DTU且每臺(tái)僅占用一個(gè)移動(dòng)， 其通信的可靠性與移動(dòng)一樣。因此，本系統(tǒng)的工程造價(jià)比應(yīng)用電臺(tái)的系統(tǒng)造價(jià)至少低10-20萬(wàn)元以上采集站數(shù)量越多差價(jià)越大。2、低廉的運(yùn)行費(fèi)用2.1、本系統(tǒng)采用中國(guó)聯(lián)

17、通的 CDMAI信網(wǎng)絡(luò)，不需使用電臺(tái)、不需架設(shè)鐵塔天線或定向 天線等配套設(shè)備，遠(yuǎn)端采集站根本上可免維護(hù)運(yùn)行，不需配備專業(yè)技術(shù)人員維修保養(yǎng)，因此 維修費(fèi)用低。而采用電臺(tái)通訊需向無(wú)線電管理部門申請(qǐng)頻道資源，需配備專業(yè)技術(shù)人員維護(hù)， 那么維修費(fèi)、員工工資和交通費(fèi)，加上電費(fèi)和頻道占用費(fèi)等，其綜合運(yùn)行本錢開支每個(gè)月不 少于 3000 元。2.2、 可與中國(guó)聯(lián)通公司簽訂使用其通訊網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，并按傳輸量計(jì)費(fèi)。采用CDMAT式 的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為：0.01元/1kb，最低收費(fèi)為每月 20元。每個(gè)采集站傳輸量以 2kb/次計(jì)，如果 每小時(shí)傳輸1次數(shù)據(jù)，那么1個(gè)月的話費(fèi)=2kbx 24X 31 X 0.01 元/1kb=14.88元；按最低收