關(guān)于RBN-DGNSS臺站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)未來建設(shè)和升級的設(shè)想研究

何尉

摘要：為了更有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行自動(dòng)監(jiān)控管理，確保系統(tǒng)的性能和安全工作，節(jié)省人員值守的成本，對未來航海航保智能化信息化發(fā)展提供有效的技術(shù)支持，文章通過對數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的探討分析，為差分臺遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在未來的建設(shè)、改進(jìn)完善等方面提出設(shè)想建議。

關(guān)鍵詞：RBN-DGNSS差分臺;遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng);智能化;信息化

中圖分類號：F407.67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

RBN-DGNSS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是將差分全球定位臺站的監(jiān)控平臺采用分布式架構(gòu)，集合數(shù)模混合切換顯示、數(shù)據(jù)存儲分析、視頻監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)管理、故障自動(dòng)報(bào)警處理等多功能于一體的監(jiān)控平臺[1]。目前，南海海區(qū)已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)全天候遠(yuǎn)程監(jiān)控值班，下轄11座RBN-DGNSS臺站及完善性監(jiān)測站目前均已實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)入射功率、反射功率、天線電流及駐波比等監(jiān)測，以及短信設(shè)備參數(shù)查詢和報(bào)警、機(jī)房空調(diào)機(jī)控制、移動(dòng)設(shè)備客戶端對臺站訪問監(jiān)測等功能。

本文對遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)想建議為：通過運(yùn)用ZigBee技術(shù)，完善RBN-DGNSS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)/環(huán)境采集系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)采集精度。通過數(shù)據(jù)持久化、j2ee技術(shù)，提高數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的能力。通過引入IMS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的智能維護(hù)，進(jìn)一步推動(dòng)水上船只交通安全工作的發(fā)展。

1 目前差分臺站和差分臺遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成

當(dāng)前的RBN-DGNSS（沿海無線電指向標(biāo)-差分全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）差分臺站主要由基準(zhǔn)站（RS）、IO接口單元和完善性監(jiān)測站（IM）組成?；鶞?zhǔn)站由GPS接收機(jī)和調(diào)制器構(gòu)成，播發(fā)臺由發(fā)射機(jī)、天線調(diào)諧器和天線組成。完善性監(jiān)控站由GPS接收機(jī)、信標(biāo)接收機(jī)和完善性監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成。差分臺站是把一臺GNSS接收機(jī)放在位置已經(jīng)經(jīng)過精確測定的點(diǎn)上，組成基準(zhǔn)站，通過接收衛(wèi)星信號，測出并計(jì)算到衛(wèi)星的偽距，將偽距和已知精確距離相比較，求得該點(diǎn)在系統(tǒng)中的偽距測量誤差，再將這些誤差作為修正值以標(biāo)準(zhǔn)格式向外界播發(fā)，附近的DGNSS用戶利用接收到的來自基準(zhǔn)站的誤差修正信息，來修正自身GNSS測量值，提高定位精度[2]。

2 關(guān)于進(jìn)一步優(yōu)化RBN-DGNSS臺站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述

該平臺的設(shè)計(jì)應(yīng)用將具有以下的特點(diǎn)。

第一，對差分信號及各種信息進(jìn)行整合，使得信息的特征性更加明顯，適用于多頻DGNSS服務(wù)，便于檢索，提高信息描述的精確度。

第二，加入了信息平臺集中效驗(yàn)和信息分類存儲，使各類信息能和平臺信息進(jìn)行智能交互，并能對原始信息進(jìn)行提煉并加工。

第三，堅(jiān)持以人為本，將使用者的偏好作為設(shè)計(jì)的主要考慮因素。通過對分析使用者的日常工作需求，尋找可信度高的發(fā)布源，并對故障現(xiàn)象進(jìn)行整理分析，得出最佳的處理方案，甚至進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整處理，提高數(shù)據(jù)應(yīng)用的效率。

3 RBN-DGNSS臺站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：數(shù)據(jù)/環(huán)境采集系統(tǒng)（模塊）、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、監(jiān)控顯示界面、通信調(diào)度系統(tǒng)和維護(hù)管理系統(tǒng)。主要包括通訊服務(wù)功能、數(shù)據(jù)管理功能、業(yè)務(wù)功能、航道圖像顯示功能等，管理系統(tǒng)還可以根據(jù)具體的實(shí)際情況添加或者減少功能。該系統(tǒng)通過對差分?jǐn)?shù)據(jù)、差分臺站各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、處理、歸類、編輯、建檔等一系列環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在控制中心通過圖像化的操作界面、監(jiān)控軟件對差分臺站的信息進(jìn)行監(jiān)測，例如發(fā)射機(jī)發(fā)射/接受功率、發(fā)射報(bào)文誤碼率、信噪比等具體數(shù)據(jù)的監(jiān)控。具體設(shè)計(jì)如圖1所示。

3.2 數(shù)據(jù)/環(huán)境采集系統(tǒng)（模塊）

數(shù)據(jù)/環(huán)境采集是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)最基礎(chǔ)的模塊，為后續(xù)系統(tǒng)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析提供最基礎(chǔ)和原始的資料。系統(tǒng)未來升級可以從以下著手：利用核心控制處理器模塊，通過RS485總線連接數(shù)字溫濕度檢測模塊、煙霧傳感模塊、UPS電壓電流監(jiān)測模塊等，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的全面監(jiān)控。在雙模改造之后，基準(zhǔn)站和IO接口單元接入RS服務(wù)器，IM接入IM服務(wù)器，對設(shè)備的監(jiān)控通過與RS服務(wù)器和IM服務(wù)器的通信完成，設(shè)備監(jiān)控與其他監(jiān)控模塊又通過交換機(jī)相連[3]。

由于ZigBee技術(shù)具有適合用于數(shù)據(jù)采集、功耗低、成本小的特性，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍一般為幾十米，工作于2.4 GHz頻段（該頻段可以提供16個(gè)250 kbps信道的通信，支持255個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)），滿足多模塊相互通信的需求，廣泛應(yīng)用于機(jī)房內(nèi)模塊、監(jiān)控自動(dòng)化、傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的通信。所以，各室內(nèi)監(jiān)控模塊之間可以采用基于ZigBee的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。室內(nèi)和室外監(jiān)控模塊則通過網(wǎng)關(guān)與其他網(wǎng)絡(luò)（例如WiFi、以太網(wǎng)）進(jìn)行連接，從而擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

數(shù)據(jù)采集的核心處理器可以采用CC2430、CC2530或CC2591等芯片，配備RS232或RS485串口連接多個(gè)檢測儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，隨后用USB接口輸出數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和監(jiān)控顯示界面;采集系統(tǒng)（模塊）主要有傳感器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器、客戶端四個(gè)部分組成。傳感器節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)可以通過使用Zstack協(xié)議棧來進(jìn)行，協(xié)調(diào)器與傳感器之間組成星型和樹型混合網(wǎng)，各傳感器模塊之間以星型的方式連接，協(xié)調(diào)器與傳感器又以樹型的方式連接在一起，由協(xié)調(diào)器對傳感器進(jìn)行同步和控制。終端節(jié)點(diǎn)I/O數(shù)據(jù)采集端口采集到數(shù)據(jù)后，協(xié)調(diào)器再將數(shù)據(jù)通過串口上傳到網(wǎng)關(guān)。最后客戶端將串口發(fā)送上來的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝并發(fā)送到服務(wù)端，并且存儲到數(shù)據(jù)庫中。

客戶端通過訪問服務(wù)器，將獲取數(shù)據(jù)展示出來。

環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2所示。

3.3 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是在數(shù)據(jù)采集之后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、建模、分析和智能應(yīng)用，在系統(tǒng)內(nèi)部對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理轉(zhuǎn)化的過程。該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心，由推理機(jī)和數(shù)據(jù)庫、知識定義庫組成。系統(tǒng)通過建立完整數(shù)據(jù)知識倉庫，深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。