泛議對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信方式的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

王忠武，程立波

（五大連池市山口水電站管理處，黑龍江五大連池 164500）

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)是融匯電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、遙測遙控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對水庫和水電廠的大壩安全進(jìn)行監(jiān)測的系統(tǒng)。根據(jù)大壩監(jiān)測儀器和設(shè)備的布置情況，系統(tǒng)采用某種通信方式來組成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，以能夠快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行大壩安全參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸。目前普遍采用的MCU到監(jiān)測主機(jī)的通信方式一般有三種，即RS-485（雙絞線或光纖），無線超短波通信和GSM通信。

1 雙絞線RS-485通信

計(jì)算機(jī)與智能終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通信和并行通信兩種方式，由于串行通信方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛利用。以往，RS-232-C接口，是最常用的一種串行通信接口。但是，這種方式因?yàn)榻涌诘男盘栯娖街递^高，容易損壞接口電路的芯片，需要使用電平轉(zhuǎn)換電路才能與TTL電路連接，傳輸速率較低，抗噪聲干擾性弱，傳輸距離有限等缺陷，在實(shí)際使用中受到很多的局限。

針對RS-232-C的不足，RS-485雙絞線通信則因恰當(dāng)?shù)亟鉀Q了這些問題，實(shí)現(xiàn)接口具有良好的抗噪聲干擾性，長傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)，在過去很多水利工程建設(shè)中，成為首選的串行接口，得到了廣泛的應(yīng)用。

進(jìn)行RS-485總線布線時(shí)，通常采用屏蔽雙絞線，因?yàn)殡p絞線可以抵消大部分的分布參數(shù)，雙絞程度越大，抵消能力越強(qiáng)。采用屏蔽層可更有效防止外界信號干擾。而且為了達(dá)到防雷擊的目的，屏蔽雙絞線的屏蔽網(wǎng)一端應(yīng)與智能終端的地線相連接;另一端應(yīng)與系統(tǒng)地線相接。

但是，在使用RS-485接口時(shí)，對于特定的傳輸線徑，從發(fā)生器到負(fù)載期數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個(gè)長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。

2 光纖RS-485通信

RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4 000 ft，實(shí)際上可達(dá)3 000 m，因此，當(dāng)監(jiān)控中心與檢測現(xiàn)場較遠(yuǎn)時(shí)（＞1 km），采用雙絞線來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與MCU之間的通信就很困難。對此，可采用光纖通信解決長線傳輸問題，還提高了通信的抗干擾性，尤其是雷電和電磁干擾。但是，也相應(yīng)地增加了通信系統(tǒng)的工程造價(jià)。

3 無線超短波通信

超短波通信方式，適用于樞紐工程規(guī)模較大的水庫大壩，MCU較為分散的情況。由于大壩安全監(jiān)測項(xiàng)目和監(jiān)測點(diǎn)較多，測點(diǎn)分布比較分散，尤其是樞紐建筑物包含主、副壩的水庫，監(jiān)控中心距離監(jiān)測現(xiàn)場比較遠(yuǎn)，需要將所有傳感器的測量電纜均集中到一點(diǎn)，需要的電纜數(shù)量很大，增加系統(tǒng)投資造價(jià)，而且還降低了系統(tǒng)的抗雷電和電磁干擾性能。因此，采用超短波通信，各監(jiān)測單元相對獨(dú)立，由MCU、無線電臺(tái)和監(jiān)測傳感器組成獨(dú)立的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸單元，自成系統(tǒng)。由于減少了電纜傳輸，系統(tǒng)的防雷性能有了很大的提高，也有利于今后的發(fā)展。

4 GSM通信

GSM公網(wǎng)通信具有網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠、覆蓋面廣、網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)、通信費(fèi)用低、不受地域限制、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性高等的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備體積小，安裝在室內(nèi)，不需要投資建立和維護(hù)通信設(shè)施和通信機(jī)站，也不需要另外敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)，且安裝使用簡單方便。因?yàn)闆]有引雷部件，所以也不需要作防雷處理。目前GSM網(wǎng)絡(luò)已覆蓋絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，可實(shí)現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足信息傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求，而且覆蓋面還在高速發(fā)展中。電信部門GSM服務(wù)按短信數(shù)量計(jì)費(fèi)，費(fèi)用低廉，無漫游費(fèi)。因此，這幾年來，GSM通信方式在水利數(shù)據(jù)傳輸通信方面逐漸被認(rèn)可為首選的通信方式。

[1]王學(xué)明.水庫大壩安全監(jiān)測新技術(shù)[J].黑龍江水利科技，2008，36（4）：84.