基于網(wǎng)絡(luò)通訊的設(shè)備信息化系統(tǒng)

趙博+黨倩+高林

摘 要

本文是對基于網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的介紹，主要是設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)分別由信息與控制網(wǎng)絡(luò)的建立和集成、檢修過程管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與通信裝置組成。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)采集 RS-485總線網(wǎng)絡(luò)通信 以太網(wǎng)絡(luò)通信 監(jiān)控系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化管理設(shè)備，這就需要將工裝設(shè)備的試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動分類檢測，通過網(wǎng)絡(luò)把各個場地的數(shù)據(jù)傳輸匯總到一起后統(tǒng)一格式，這樣就能夠?qū)Ω鲌龅氐墓ぱb設(shè)備使用及檢修情況有效監(jiān)測，還能夠進(jìn)一步對檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)找出相互的關(guān)聯(lián)，對以后的檢修工作有一點(diǎn)的幫助，也可使設(shè)備從定期檢修轉(zhuǎn)換成現(xiàn)狀檢修提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

對于一些不適合更換的大型設(shè)備，就需要在工裝設(shè)備的數(shù)字化信息系統(tǒng)上進(jìn)行改造，通過內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對設(shè)備使用和檢修試驗(yàn)時數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、處理、歸檔，對所需數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理，方便以后的查找和使用。

1 系統(tǒng)的整體組成

此系統(tǒng)是根據(jù)信息檢測技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出的數(shù)字化改造信息系統(tǒng)，通過指紋識別技術(shù)和多媒體技術(shù)，對檢修過程及質(zhì)量進(jìn)行有效控制。此系統(tǒng)由信息與控制網(wǎng)絡(luò)的建立和集成、數(shù)據(jù)采集與通訊裝置、檢修過程管理子系統(tǒng)三個部分組成。

1.1 信息與控制網(wǎng)絡(luò)的建立和集成

此系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)通訊的設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。主要由服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)、RS-485總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控系統(tǒng)和系統(tǒng)管理對象組成此系統(tǒng)。此系統(tǒng)是集高級編程語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集與通信、數(shù)據(jù)庫、嵌入式系統(tǒng)等為一個整體的綜合性系統(tǒng)。

1.2 數(shù)據(jù)采集與通訊裝置

此裝置即系統(tǒng)的核心裝置，要想完成設(shè)備檢修的數(shù)字信息化，就需要添加“數(shù)據(jù)采集與通訊裝置”，此裝置數(shù)據(jù)采集能夠自動進(jìn)行，將采集的數(shù)據(jù)利用網(wǎng)絡(luò)輸送入監(jiān)控機(jī)上，每臺檢修設(shè)備安裝一個“數(shù)據(jù)采集與通訊裝置”，這樣設(shè)置一臺監(jiān)控機(jī)就可管理多臺檢修設(shè)備。該裝置還有四項(xiàng)功能：

（1）所需數(shù)據(jù)可通過傳感器或現(xiàn)有電路采集；

（2）可按照設(shè)備的不同要求不同特點(diǎn)顯示被測數(shù)據(jù)；

（3）操作者可利用薄膜鍵盤輸入操作代碼、數(shù)據(jù)發(fā)送和控制命令；

（4）利用與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，把檢測的數(shù)據(jù)運(yùn)送到分析處理軟件，處理后存入數(shù)據(jù)庫。

1.3 檢修過程管理子系統(tǒng)

檢修過程管理監(jiān)控機(jī)將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)兩種網(wǎng)絡(luò)形式集合成統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，同時也是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與上層信息網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合部。監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用以太網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，本地和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫調(diào)用技術(shù)，ODBC技術(shù)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控計(jì)算機(jī)同時配置指紋儀，方便于操作者和檢驗(yàn)者對操作者的工作進(jìn)度、工作情況等進(jìn)行現(xiàn)場指紋確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)檢修過程的數(shù)字信息化控制。將指紋識別技術(shù)應(yīng)用在檢修過程管理子系統(tǒng)中，對現(xiàn)場的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，同時也能夠確認(rèn)用戶身份，現(xiàn)在一些現(xiàn)場操作人員對計(jì)算機(jī)的使用能力差，則更體現(xiàn)了此系統(tǒng)的使用價(jià)值。

2 數(shù)據(jù)采集與通訊裝置

此裝置是嵌入式系統(tǒng)，使用匯編語言編輯實(shí)現(xiàn)。裝置采用了高性能單片機(jī)技術(shù)、惡劣環(huán)境下抗干擾硬軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、微型隔離放大器技術(shù)、高頻高壓脈沖采集技術(shù)、最新信號采集處理模塊、抗振動工藝等多種先進(jìn)技術(shù)。此裝置有體積小、重量輕、信息化程度高、精度高，同時數(shù)據(jù)傳輸清晰可靠，裝置穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

2.1 裝置的硬件結(jié)構(gòu)

裝置的工作過程是使用者通過鍵盤輸入向裝置發(fā)出指令，裝置的CPU控制單元執(zhí)行應(yīng)用程序，此時采集通道已打開，從傳感器處輸入的信號通過數(shù)據(jù)采集單元轉(zhuǎn)化成數(shù)字，再送入CPU控制單元，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，保存在數(shù)據(jù)存儲單元中，再由通訊單元將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送到RS-485網(wǎng)絡(luò)中，顯示控制單元對數(shù)據(jù)等實(shí)時顯示，實(shí)現(xiàn)信息化。

2.2 裝置的軟件結(jié)構(gòu)

軟件系統(tǒng)是以模塊化程序設(shè)計(jì)的，由初始化、數(shù)據(jù)采集處理、小型漢字庫、數(shù)據(jù)通信、動態(tài)文本顯示等幾大基本模塊組成?？墒褂脜R編語言或C語言來編寫軟件，兩者各有各的特性，分別為可操作性強(qiáng)和可讀可移植性好。軟件中各模塊有各模塊的功能，單片機(jī)及其他設(shè)備的初始化由初始化模塊完成，數(shù)據(jù)的采集、處理、轉(zhuǎn)換和記錄由數(shù)據(jù)采集處理模塊完成，設(shè)備的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由動態(tài)文本顯示模塊負(fù)責(zé)，操作者可根據(jù)數(shù)據(jù)檢測設(shè)備；數(shù)據(jù)的網(wǎng)上傳輸由數(shù)據(jù)通信模塊完成，可在數(shù)據(jù)庫里查詢結(jié)果，所需的各種漢字的字母信息由小型漢字庫顯示。

3 數(shù)據(jù)通訊

3.1 下級網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊方式

（1）監(jiān)控機(jī)管理工裝設(shè)備的“數(shù)據(jù)采集與通訊裝置”，接收設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫；監(jiān)控機(jī)與“數(shù)據(jù)采集與通訊裝置”采用的通訊協(xié)議是不同的，通過以太測控網(wǎng)關(guān)來完成信息的輸送和接收。通信方式為主動查詢，當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送過來時，可查詢監(jiān)控機(jī)，若給出應(yīng)答，雙方才能進(jìn)入數(shù)據(jù)通信，若無應(yīng)答，則繼續(xù)查詢。

（2）RS-485總線通信是利用平衡發(fā)送、差分接收的一種串行總線接口，抗共?？垢蓴_能力強(qiáng)，可以由一個發(fā)送器驅(qū)動多個設(shè)備，遠(yuǎn)距離通信，成本少，可靠性高，應(yīng)用廣泛。RS-485是半雙工通信，只需一對雙絞線就能夠?qū)崿F(xiàn)總線通信，因此在多個設(shè)備互聯(lián)時應(yīng)用起來非常方便。

RS-485通信是采用TTL電平信號與差分信號之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行平衡發(fā)送和差分接收的，此種方式抗共?？垢蓴_能力強(qiáng)，接收的靈敏度也高。

3.2 上級網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信方式

星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由服務(wù)器管理的網(wǎng)絡(luò)采用，監(jiān)控機(jī)采用RJ45通用網(wǎng)絡(luò)插座直接與主系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器利用構(gòu)建和管理的大型數(shù)據(jù)庫， VB6.0開發(fā)管理系統(tǒng)構(gòu)成。監(jiān)控機(jī)向上連接，是通過PIC工業(yè)的以太網(wǎng)卡和現(xiàn)有的以太網(wǎng)進(jìn)行，將裝置采集到的數(shù)據(jù)輸送到驗(yàn)收服務(wù)器上，監(jiān)控機(jī)再負(fù)責(zé)運(yùn)送各檢測數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

4 結(jié)束語

數(shù)字化改造信息系統(tǒng)，利用客戶/服務(wù)器的先進(jìn)模式進(jìn)行開發(fā)，使用Windows 2000 Server數(shù)據(jù)庫以及開放式通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，Microsoft Access為支持，使用Visual 6.0編輯器，使用Windows 2000平臺，數(shù)據(jù)庫通訊協(xié)議為TCP/IP，檢修采用了指紋管理，將接收到的數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，從而使數(shù)據(jù)的安全得以保障，不至于丟失。

在“數(shù)據(jù)采集與通信裝置”中，以低價(jià)的高性能單片機(jī)微機(jī)作為微處理器，采用高性能的數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，配液晶顯示屏和功能鍵盤，可方便地進(jìn)行有關(guān)信息、數(shù)據(jù)的顯示和操作命令的輸入，與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，是以太網(wǎng)絡(luò)與以太測控網(wǎng)關(guān)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。

參考文獻(xiàn)

[1]李瑞欣.基于網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備管理理論與方法研究[J].天津大學(xué)報(bào)，2016（06）：14-15.

[2]曹健.家庭移動通信及信息化系統(tǒng)的終端軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015（07）：12-13.

作者簡介

趙博（1981-），男，甘肅省平?jīng)鍪腥?。碩士研究生，工程師。主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)分析。

作者單位

1.國網(wǎng)甘肅省電力公司 甘肅省蘭州市 730000

2.國網(wǎng)甘肅省電力公司信息通信公司 甘肅省蘭州市 730000

3.國網(wǎng)甘肅電力金昌供電公司 甘肅省金昌市 737100endprint