無線數(shù)傳電臺在水情遙測中的應(yīng)用

1、無線數(shù)傳電臺在水情遙測中的應(yīng)用    摘要：介紹一種用于水情遙測的無線數(shù)傳電臺，該電臺簡單實(shí)用，性能穩(wěn)定可靠，用于水情遙測站水文信息采集終端設(shè)備與測站RTU之間的通信線路上，達(dá)到有效替代或有限延長通訊線路的作用，可供水情遙測站建設(shè)借鑒。 關(guān)鍵詞：水情遙測 無線 數(shù)傳電臺 中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0073-02 水情遙測系統(tǒng)遙測站RTU和遙測采集終端設(shè)備有時(shí)相距較遠(yuǎn)，信號傳輸線路架設(shè)受干擾因素多，地埋成本較高且線路中斷后不易檢查恢復(fù)。多功能無線數(shù)傳電臺使用簡單，將一對數(shù)傳電臺分別與水文信息采集終端設(shè)

2、備和RTU在一起結(jié)合使用，可有效替代水文信息采集終端設(shè)備和RTU之間的信號傳輸線路。 1 無線數(shù)傳電臺工作原理 無線數(shù)傳系統(tǒng)中上位機(jī)與模塊間的通信是通過異步串口來完成的。在通信前，串口的數(shù)據(jù)幀格式（8個(gè)數(shù)據(jù)位或9個(gè)數(shù)據(jù)位）與速率應(yīng)與模塊一致。上位機(jī)與模塊間的通信內(nèi)容有兩類，一類是數(shù)據(jù)，一類是命令。數(shù)據(jù)或命令可用DTR（數(shù)據(jù)終端就緒）或DSR（數(shù)字存儲繼電器）信號來區(qū)分。無論是上位機(jī)傳給模塊還是模塊傳給上位機(jī)的數(shù)據(jù)都采用無格式傳送（透明傳送）。 1.1 模塊發(fā)送過程 當(dāng)模塊收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，模塊先通過DTR線判斷收到的數(shù)據(jù)是命令還是數(shù)據(jù)，若是命令則執(zhí)行相應(yīng)的命令；若是發(fā)送數(shù)據(jù)，則先將要發(fā)送的數(shù)

3、據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū)，并同時(shí)將模塊的狀態(tài)由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換成發(fā)射狀態(tài)，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程需要100ms，狀態(tài)轉(zhuǎn)換完成后，再啟動發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)打包成適合無線發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將一些控制信令動態(tài)地插入到數(shù)據(jù)包中，然后將這個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)送到模塊中的數(shù)據(jù)調(diào)制口，并按V23協(xié)議以FSK（頻移鍵控）的調(diào)制方式發(fā)射出去。在這個(gè)過程中，所有的進(jìn)程均是并行完成的。 1.2 模塊接收過程 在接收狀態(tài)下，接收機(jī)總是接收碼流中的同步信息，一旦收到同步信息，將立刻進(jìn)行位同步，獲得位同步后，再進(jìn)行碼同步，碼同步完成后，即可接收數(shù)據(jù)及控制信息。收到數(shù)據(jù)后，再按規(guī)定的串口幀格式傳送給上位機(jī)。 1.3 數(shù)傳基

4、本功能 常見的數(shù)傳模塊的功能一般分為基本數(shù)傳功能、擴(kuò)展功能、高級擴(kuò)展功能等三種。這里主要介紹實(shí)現(xiàn)基本數(shù)傳功能的硬件連接方式。如果用TX表示設(shè)備端口上的數(shù)據(jù)發(fā)送（數(shù)據(jù)離開功能塊）端子，用RX表示設(shè)備端口上的數(shù)據(jù)接收（數(shù)據(jù)進(jìn)入功能塊）端子，那么，設(shè)備A與設(shè)備B之間的串口連接方式應(yīng)該是TX對RX，RX對TX，GND對GND。 如果將兩個(gè)無線模塊組成的無線信道也看成是一個(gè)兩端口的設(shè)備，則對設(shè)備A與設(shè)備B而言，串口通訊時(shí)有線連接與無線連接的端子的對應(yīng)關(guān)系是一樣的。 2 儀器功能 本文介紹的GD230B無線數(shù)傳電臺抗干擾、防浪涌能力強(qiáng)，抗沖擊，抗震動，性能、可靠性與穩(wěn)定都比較高，適用于水文信息采集終端設(shè)備

5、這種比較潮濕惡劣的工作環(huán)境，該電臺采用數(shù)字頻率合成技術(shù)，雙鎖相環(huán)及雙VCO，發(fā)射啟動時(shí)間小于10ms，大大優(yōu)于國標(biāo)規(guī)定的100ms要求；工作、發(fā)射接收及數(shù)據(jù)接收都有相應(yīng)狀態(tài)指示燈；通過計(jì)算機(jī)可以方便靈活地設(shè)置頻率、功率、靜噪開啟電平、信道速率、接口速率/校驗(yàn)方式、發(fā)射限時(shí)等各項(xiàng)參數(shù)；提供了EIA-232、EIA-485、TTL等多種數(shù)據(jù)接口；提供低功耗型配置，休眠電流低至3mA； 3 使用說明 3.1 配置電臺的參數(shù) 給電臺上電（12V電源），用廠家配套的寫頻器將電臺的RJ-45連接器與計(jì)算機(jī)串口連接，啟動設(shè)置軟件，在“通信”“選擇串口”中選擇計(jì)算機(jī)串口，點(diǎn)擊“通信”“讀?。≒C<-電臺

6、）”即可讀出并顯示電臺的參數(shù)，輸入或修改各信道的參數(shù)，修改完畢后點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕。點(diǎn)擊“通信”“寫入（PC->電臺）”把更改的參數(shù)寫入電臺，最多可設(shè)置16個(gè)信道，如果設(shè)置了多個(gè)信道，應(yīng)設(shè)置當(dāng)前工作信道。點(diǎn)擊“通信”中的“設(shè)置當(dāng)前信道”可設(shè)置某信道為當(dāng)前信道。 3.2 接口信號定義 電臺的DB9孔型連接器和RJ-45連接器完成信號的輸入和輸出，使用中DB9用作數(shù)據(jù)通信，RJ-45周作電臺參數(shù)設(shè)置。對于不同的電臺配置，DB9具有不同的信號引腳定義，表1為DB9作為485數(shù)據(jù)接口時(shí)的引腳定義。 3.3 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議包括透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和非透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 所謂透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議就

7、是在透明方式中，發(fā)送方不識別或限制發(fā)出的數(shù)據(jù)，接收方數(shù)傳臺送出的數(shù)據(jù)與發(fā)送方數(shù)據(jù)的長度和內(nèi)容完全一致。非透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是將數(shù)據(jù)按一定的格式打包組幀，以數(shù)據(jù)幀的方式傳輸。數(shù)據(jù)幀包涵起始符、數(shù)據(jù)長度、DATAn、校驗(yàn)碼及結(jié)束碼，在非透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中，只有符合上述特定格式的數(shù)據(jù)才會被發(fā)射出去。接收端會按相同的數(shù)據(jù)格式送出數(shù)據(jù)。本應(yīng)用采用的是透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 3.4 使用 GD230B無線數(shù)傳電臺的接口示意圖如圖1所示，電臺的DB9的2、3兩個(gè)引腳引出的線分別與遙測采集終端設(shè)備的兩個(gè)485信號線相連（A對A，B對B），設(shè)備共地（GND對GND）如圖2所示。終端RTU發(fā)送采集指令時(shí)，無線數(shù)傳電臺就

8、會通過超短波將所需要的485信號傳回終端RTU。 配置電臺參數(shù)時(shí)功率級別可隨距離遠(yuǎn)近自行調(diào)改，距離越遠(yuǎn)，功率級別越高；接收、發(fā)送頻率也可在允許范圍內(nèi)（220MHZ240MHZ）自行調(diào)改，但發(fā)射端電臺的發(fā)送頻率必須和接收端電臺的接收頻率保持一致，接收端電臺的發(fā)送頻率必須跟發(fā)送端電臺的接收頻率必須保持一致；串口設(shè)置中的波特率調(diào)為9600bps，校驗(yàn)方式為無。 4 常見故障解決方法 4.1 無法設(shè)置電臺的工作參數(shù) 故障原因：（1）接口類型不匹配（如計(jì)算機(jī)應(yīng)連接232接口，不能直接連接485接口）；（2）未接寫頻器或未插寫頻頭；（3）串口連接不可靠或計(jì)算機(jī)串口選擇錯誤。 解決方法：如使用中接口配置是4

9、85，則需通過232/485接口轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)連接；用寫頻器連接計(jì)算機(jī)和電臺，或在RJ-45口插好寫頻頭并將DB9的串口與計(jì)算機(jī)可靠連接；在設(shè)置軟件界面“通信”“選擇串口”中選擇連接電臺的串口。 4.2 無法發(fā)射數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)指示燈不亮 故障原因：（1）電臺處于設(shè)置參數(shù)狀態(tài)時(shí)不能正常收發(fā)數(shù)據(jù)；（2）接口類型不匹配；（3）串口連接不可靠或串口線連接錯誤。 解決方法：去掉寫頻器或?qū)戭l頭；檢查電臺的數(shù)據(jù)接口類型與所接設(shè)備是否一致，如果采用了232/485等轉(zhuǎn)換器，檢查轉(zhuǎn)換器是否正常；檢查串口線是否可靠連接。 4.3 無法對通數(shù)據(jù) 故障原因：（1）接收頻率與發(fā)射頻率不一致；（2）沒有連接天線或負(fù)載；（3）收發(fā)雙方空中轉(zhuǎn)輸速率不一致；（4）發(fā)射端電源供電電流不夠；（5）天線距離太近。 解決方法：設(shè)置接收電臺的接收頻率與發(fā)射電臺的發(fā)射頻率一致，空中傳輸速率一致；正確連接天線或負(fù)載；確認(rèn)電源有足夠的供電能力；在近距離數(shù)據(jù)對通測試時(shí)天線之間的距離應(yīng)大于5米。 5 結(jié)語 無線數(shù)傳電臺的這種使用方式已廣泛用于江蘇徐州地區(qū)的遙測站