互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸

1、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸使用手冊目錄互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸使用手冊1系統(tǒng)介紹2系統(tǒng)目的2系統(tǒng)構(gòu)成2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及流程2GPRS通信模塊工作流程3服務(wù)器工作流程3客戶端工作流程4系統(tǒng)配置方法介紹4傳感器端的要求和配置方法4服務(wù)器端的使用與配置方法6客戶端軟件使用說明10注意事項11硬件部分11軟件部分11附錄11TCP/IP協(xié)議簡介11MODBUS-CRC協(xié)議校驗碼的算法11設(shè)備ID的計算方法12系統(tǒng)介紹系統(tǒng)目的光纖傳感器在野外工作測量數(shù)據(jù)時，所測的數(shù)據(jù)需要實時連續(xù)地發(fā)送到終端。往常采用的手段多為串口通信，該傳輸方式由于有距離的限制，為了能夠在遠處也能監(jiān)控數(shù)據(jù)，涉及了一套基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)返回系統(tǒng)?；诨ヂ?lián)網(wǎng)建設(shè)的一

2、套系統(tǒng)避免了單獨開發(fā)一套系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，可以實現(xiàn)低成本、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)構(gòu)成該系統(tǒng)主要由四個部分及兩種通信協(xié)議構(gòu)成。其中四個部分分為：傳感器表頭、GPRS通信模塊、服務(wù)器、客戶端。兩種通信協(xié)議為：TCP/IP通信協(xié)議（簡介見附錄）、Modbus通信協(xié)議（簡介見附錄）。其中傳感器表頭與GPRS通信模塊之間通過RS232串口相連，基于Modbus通信協(xié)議通信，GPRS通信模塊、服務(wù)器、客戶端三者之間基于互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP通信協(xié)議通信。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及流程本系統(tǒng)在基于上述兩個通信協(xié)議之下工作的，結(jié)構(gòu)框圖如下：RS232串口&Modbus-RTU通信協(xié)議傳感器GPRS通信模塊 互聯(lián)網(wǎng)&am

3、p;TCP/IP通信協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)&TCP/IP通信協(xié)議服務(wù)器本地計算機GPRS通信模塊工作流程服務(wù)器上的程序?qū)崿F(xiàn)兩個主要功能：對查詢指令添加MODBUS-CRC校驗碼并發(fā)送該查詢指令、接收返回的數(shù)據(jù)并且對該數(shù)據(jù)進行字符串截取和數(shù)制轉(zhuǎn)換。流程圖見于下方： 該部分循環(huán)得到傳感器返回的數(shù)據(jù)向服務(wù)器發(fā)送預(yù)設(shè)的設(shè)備ID向服務(wù)器發(fā)起TCP連接接收客戶端發(fā)送給服務(wù)器的查詢指令將查詢指令發(fā)送至傳感器表頭將數(shù)據(jù)返回至服務(wù)器，再由服務(wù)器發(fā)送至客戶端服務(wù)器工作流程服務(wù)器可以理解為系統(tǒng)當(dāng)中另一個透明的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，負責(zé)客戶端和GPRS通信模塊之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，結(jié)構(gòu)框圖如下：啟動TCP偵聽并設(shè)置端口號接收GPRS通信

4、模塊的連接及的注冊包接收客戶端的連接及注冊包接收查詢指令/轉(zhuǎn)送GPRS通信模塊返回的傳感器表頭數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)客戶端的查詢指令/接收返回數(shù)據(jù) 該部分循環(huán)客戶端工作流程客戶端是非常重要的一個環(huán)節(jié)，它的工作內(nèi)容實現(xiàn)了對傳感器的命令以及對傳感器返回數(shù)據(jù)的處理和存儲，結(jié)構(gòu)框圖如下：向服務(wù)器發(fā)送注冊包接收數(shù)據(jù)發(fā)送查詢指令 該部分循環(huán)截取數(shù)據(jù)部分并轉(zhuǎn)換數(shù)制輸入查詢指令生成并添加MODBUS-CRC校驗碼顯示數(shù)據(jù)并存儲系統(tǒng)配置方法介紹傳感器端的要求和配置方法為適用于本系統(tǒng)的軟件與硬件，對傳感器的數(shù)據(jù)輸出端所適用的表頭有一定的要求：1. 傳感器所使用的表頭需要支持RS232串口與GPRS通信模塊進行數(shù)據(jù)交換；2. 傳

5、感器所適用的表頭需要支持Modbus通信協(xié)議。與傳感器數(shù)據(jù)輸出端的表頭直接相連的GPRS通信模塊需要根據(jù)實際使用需求進行一些工作參數(shù)的配置，配置方法如下：1配置參數(shù)時電腦串口參數(shù)，模塊第一次使用時按照圖示所示參數(shù)即可，之后需要根據(jù)用戶上一次設(shè)置的實際參數(shù)來配置；2 GPRS通信模塊參數(shù)設(shè)置區(qū)，包含需要設(shè)置的GRPS通信模塊的參數(shù)；3 信息提示區(qū)，發(fā)送指令后GPRS通信模塊返回的信息會在這一區(qū)域顯示； 4 APN賬號配置，設(shè)置建立網(wǎng)絡(luò)連接時運營商的網(wǎng)絡(luò)信息，可選擇移動/聯(lián)通/其他，APN 專用網(wǎng)及國外客戶需要選擇“其他”，并填入需要設(shè)置的APN信息； 5網(wǎng)絡(luò)連接選擇 TAB，選擇其中一個網(wǎng)絡(luò)連接

6、，會在 6、7 號區(qū)域顯示所選擇的連接信息，勾選復(fù) 選框來啟用連接；6網(wǎng)絡(luò)連接是否啟用，勾選表示此連接啟用；7此區(qū)域填寫連接信息，包括目的IP/域名，連接協(xié)議TCP/UDP，目的端口8此區(qū)域用于設(shè)置GPRS通信模塊正常工作時的串口參數(shù)，包括波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位； 9 此處用于設(shè)置注冊包信息，注冊包為模塊建立連接時所發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)包，用于進行模塊ID識別（ID計算方法見附錄，ID需勾選HEX，即序號10內(nèi)所介紹內(nèi)容）。 10 此處勾選則可以在注冊包內(nèi)輸入 16 進制數(shù)，可以填寫不可打印字符等特殊字符的十六進制字符碼； 11 DTU 工作模式選擇，分別為透傳模式/串口命令模式/AT 指

7、令模式/HTTPD CLIENT 模式/短信透傳模式（模式說明請參附錄）； 12 心跳包參數(shù)設(shè)置，當(dāng)設(shè)定的時間（心跳包發(fā)送間隔）內(nèi)，無網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)及串口數(shù)據(jù)發(fā)送，則發(fā)送心跳包以維持連接，可以任意設(shè)置，不超過40Bit，勾選HEX即可以設(shè)置16進制數(shù)，當(dāng)設(shè)置的心跳包發(fā)送 間隔小于 30 秒時，心跳功能禁用； 13 心跳包發(fā)送間隔、串口打包時間、長度、自動重啟等參數(shù)設(shè)置，心跳包發(fā)送間隔表示模塊在無數(shù) 據(jù)傳輸時多長時間發(fā)送已設(shè)置的心跳包數(shù)據(jù)到服務(wù)器; 串口打包時間表示在設(shè)置的時間內(nèi)沒有新的串口數(shù)據(jù)到來，則將已經(jīng)接收的串口數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā) 往服務(wù)器； 自動重啟時間，在設(shè)定的時間內(nèi)模塊沒有接收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，則重

8、啟，當(dāng)設(shè)置時間小于 600 秒時， 自動重啟功能禁用。 14 恢復(fù)默認配置按鈕，用于將模塊恢復(fù)到軟件默認配置； 15 讀取 DTU 配置的按鈕，用于讀取模塊內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置的參數(shù)； 16 配置全部參數(shù)按鈕，用于將軟件內(nèi)填寫的配置信息配置到模塊中。 上述所有參數(shù)設(shè)置好以后，通過電腦串口與 DTU 串口連接，給 DTU 通電，等出現(xiàn)如下圖所示提示后， 點配置全部參數(shù)按鈕，稍等幾秒，出現(xiàn)如下圖所示及所有指令均返回“OK”時，參數(shù)配置成功。服務(wù)器端的使用與配置方法遠程桌面Windows自帶有一個遠程桌面控制軟件，點擊開始-運行-輸入mstsc-確定-跳出輸入框-輸入IP地址02-確

9、定。 之后可見遠程桌面登陸界面（下圖），默認用戶名administrator，密碼為qwer7410，區(qū)分大小寫。D2D軟件的使用簡介服務(wù)器上有一個用于中轉(zhuǎn)GPRS通信模塊與客戶端之間的數(shù)據(jù)的軟件，該軟件搭建起了GPRS通信模塊與客戶端之間的通信橋梁，下面簡要介紹該軟件的使用方法、界面參數(shù)意義。1 標題欄：顯示名稱和服務(wù)當(dāng)前狀態(tài)；2 管理：點擊出現(xiàn)下拉菜單：l 安裝并啟動服務(wù)：以服務(wù)方式啟動D2DSvr，TCP 監(jiān)聽25565 端口，處理所有TCP鏈接及發(fā)送的數(shù)據(jù)；l 停止并卸載服務(wù)：關(guān)閉D2DSvr 服務(wù)；l 登錄管理：控制D2DSvr 登錄數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫只要登錄一次，下次啟動自動登錄；l

10、查看全部設(shè)備：查看數(shù)據(jù)庫中記錄的全部設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)；l 添加設(shè)備：向數(shù)據(jù)庫和D2DSvr 中添加一個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備；l 刪除設(shè)備：刪除一個數(shù)據(jù)庫和D2DSvr 中的設(shè)備；l 編輯設(shè)備：對數(shù)據(jù)庫和D2DSvr 中編輯一個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備；l 退出：退出D2DCtrl 控制軟件，但D2DSvr 服務(wù)依然工作，除非點擊“停止”；3 選項：點擊出現(xiàn)下拉菜單：l 開機啟動：D2DCtrl 開機啟動l 托盤運行：D2DCtrl 隱藏為右下角托盤圖標繼續(xù)運行；4 English：中英文語言切換；5 幫助：點擊出現(xiàn)下拉菜單：l 激活：用于激活D2DSvr，激活操作方法見第2 章；l 關(guān)于：彈出窗口顯示軟件名稱、版本、我公

11、司相關(guān)信息；l 查看最新版本：快速訪問官網(wǎng)D2D 最新版本下載頁面；l 使用手冊：打開使用手冊；6 開啟：功能同“2）管理”中“安裝并啟動服務(wù)”；7 停止：功能同“2）管理”中“停止并卸載服務(wù)”；8 登錄：功能同“2）管理”中“登錄管理”；9 全部：功能同“2）管理”中“查看全部設(shè)備”；10 添加：功能同“2）管理”中“添加設(shè)備”；11 刪除：功能同“2）管理”中“刪除設(shè)備”；12 編輯：功能同“2）管理”中“編輯設(shè)備”；13 退出：功能同“2）管理”中“退出”；14 狀態(tài)：顯示設(shè)備當(dāng)前“在線”或“離線”狀態(tài)；15 設(shè)備ID：顯示“設(shè)備ID”；16 目標ID:顯示“目標ID”，目標ID 只在D

12、2D-Direct 模式下有效；設(shè)備IP：顯示設(shè)備上次上線的IP；17 設(shè)備端口：暫無用；18 工作模式：顯示此設(shè)備的工作模式為“D2D-Direct”；19 緩存方式：暫未開啟；20 上線時間：顯示設(shè)備上線的時間；21 注冊時間：顯示設(shè)備添加的時間；22 工作日志：記錄D2DCtrl 的操作過程；23 清空日志：清除D2DCtrl 的操作記錄；D2D軟件的配置方法為了實現(xiàn)搭建起GPRS通信模塊與客戶端之間的通信橋梁，在服務(wù)器上需要提前為其建立起一個通道，等待二者前來向這個通道發(fā)起連接，使通道能夠運行起來，下面就介紹其配置方法。舉例設(shè)置ID101與ID100之間的通信1 介紹：D2D-Dire

13、ct 方式是面向服務(wù)器中的注冊ID，是一種設(shè)備ID 到目標ID 的傳輸方式。服務(wù)器將根據(jù)目標ID 的設(shè)備，自動將數(shù)據(jù)傳遞給目標ID。2 舉例：設(shè)備1（ID：100）與設(shè)備2（ID：101）相互通訊，操作方法；a 在服務(wù)已開啟和數(shù)據(jù)庫已登錄的前提下，運行服務(wù)器D2D軟件，點擊“添加” ，添加兩項，分別為如下圖所示；b 設(shè)置GPRS通信模塊網(wǎng)絡(luò)：將GPRS通信模塊設(shè)置為TCP Client 方式，設(shè)置目標IP 為服務(wù)器IP，目標端口：25565；c 設(shè)置設(shè)備注冊ID：將GPRS通信模塊的設(shè)備ID設(shè)置為100，本地程序ID設(shè)置為101即可。在這樣的設(shè)置方法基礎(chǔ)之下，便可在服務(wù)器上建立起一個透明的通道

14、，該通道連通的是客戶端與GPRS通信模塊。客戶端程序配置是客戶端程序在使用的時候如果用戶有需求，可以根據(jù)實際需要更改客戶端對應(yīng)于服務(wù)器的設(shè)備ID，現(xiàn)介紹ID的配置方法：在客戶端程序里有多個如上圖的程序（一個如上的程序框圖代表一個數(shù)據(jù)通道），在紅色筆圈出的部分即為在服務(wù)器上作為識別ID的信息，需要時修改此處即可更改客戶端該通道程序在服務(wù)器上的ID身份（ID計算方法見附錄）。客戶端軟件使用說明客戶端軟件打開后會出現(xiàn)如下圖顯示界面：左上角紅色圈出部分：點擊該按鈕，程序開始運行；左上角藍色圈出部分：點擊該按鈕，程序停止運行；黃色圈出部分：按下開始對數(shù)據(jù)存盤，輸入存盤間隔（秒）；青色圈出部分：選擇數(shù)據(jù)存

15、儲的TXT文檔存儲文件夾路徑，文檔會存在該文件夾下以設(shè)備ID及月份命名；通道XXXX代表的是對應(yīng)于傳感器的設(shè)備編號；面板中時間一欄顯示的是返回數(shù)據(jù)的當(dāng)前日期與時間（精確到毫秒），數(shù)據(jù)一欄顯示當(dāng)前返回的數(shù)據(jù)（精確到小數(shù)點后三位）。注：數(shù)據(jù)存儲會將時間與數(shù)據(jù)一同存儲。注意事項硬件部分1. 保持設(shè)備通電；2. GPRS信號良好（查詢方式見附錄）；3. 排除串口部分干擾（在需要使用互聯(lián)網(wǎng)返回數(shù)據(jù)時，請不要在儀器的現(xiàn)場采集的串口部分插上串口線）；4. 模塊需插入sim卡，并連接天線。軟件部分當(dāng)客戶端出現(xiàn)返回0.000時，有以下幾種情況：1. 當(dāng)?shù)卦O(shè)備出現(xiàn)斷電情況（供電恢復(fù)后會自動重連）；2. GPRS通

16、信模塊處信號較差（查詢信號強度，查詢方式見附錄）；3. 傳感器串口受到干擾；4. 若持續(xù)5分鐘以上出現(xiàn)0.000并且排除上述三個問題，可登陸服務(wù)器，在服務(wù)器軟件上點擊“全部”按鈕，看出現(xiàn)問題的通道對應(yīng)的設(shè)備編號是否處于在線狀態(tài)，若不在線，則可使用短信方式使其重啟后與服務(wù)器重連（方法見附錄）。附錄TCP/IP協(xié)議簡介TCP/IP協(xié)議是一個點對點的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，兩點之間的TCP連接的建立需要其中一點的IP地址，以及一個端口（0-65535），端口號需要兩邊都設(shè)置為同一個端口號。建立連接后，通過TCP發(fā)送的數(shù)據(jù)均為字符串，需要知道數(shù)據(jù)長度來讀取數(shù)據(jù)（否則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取錯位，例如本應(yīng)讀取4位數(shù)據(jù)

17、，但是設(shè)置讀取5位數(shù)據(jù)長度，那么第一次讀取的數(shù)據(jù)則是第一次發(fā)送的數(shù)據(jù)加上第二次發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一位，其他情況以此類推）。通俗地講，TCP負責(zé)了建立連接、數(shù)據(jù)收發(fā)等作用，IP則作為了地址。MODBUS-CRC協(xié)議校驗碼的算法 在野外的傳感器與用于將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器的GPRS通訊模塊之間還存在著一個基于RS232串口的通訊協(xié)議?；诖诘臄?shù)據(jù)通訊方式可以大致分為兩類，查詢方式與自動發(fā)送方式，前者需要發(fā)送一個根據(jù)協(xié)議計算的查詢指令，才會返回串口數(shù)據(jù)，后者則是一旦有了數(shù)據(jù)會自動發(fā)送。Modbus協(xié)議下有的查詢指令如下： 010400000002 讀第1通道 010400020002 讀第2通道 0104

18、00040002 讀第3通道本次使用的是RS232串口，基于MODBUS串口通訊協(xié)議，該串口通訊下所發(fā)送的數(shù)據(jù)均為十六進制該通訊協(xié)議是工作在查詢方式，需要向?qū)Ψ桨l(fā)送一個查詢指令（附帶有MODBUS-CRC校驗碼）才會將數(shù)據(jù)返回。在查詢指令基礎(chǔ)之上的Modbus-crc校驗碼的計算方法如下：1.預(yù)置16位寄存器為十六進制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器。2.把第一個8位數(shù)據(jù)與16位CRC寄存器的低位相異或運算，把結(jié)果放于CRC寄存器。3.把寄存器的內(nèi)容右移一位，用0填補最高位，檢查最低位。4.如果最低位為0：重復(fù)第3步，再次右移一位；如果最低位為1：CRC寄存器與多項式A001(1010 0000 0000 0001)進行異或運算。5.重復(fù)步驟3和4，直到右移8次，這樣整個8位數(shù)據(jù)全部進行了處理。6.重復(fù)步驟2到5，進行下個8位數(shù)據(jù)的處理。7.最后得到的CR