数据传输终端（精选十篇）
数据传输终端 篇1
1 新型智能配电终端的设计
由于新型的智能配电终端要同时解决实时数据采集监视、远方就地控制、保护、实时通信等问题,使它既可与主站系统、通信系统共同构成完整的自动化与管理系统,也可独立运行实现本地监控、保护功能。那么在保证终端的功能得到实现的情况下,本文基于各个采集板块信息的兼容和处理提出了一种设计方法。
1.1 设计理念
板块设计是一种分层的思想,分两层,如图1所示。一是将依赖的嵌入式操作系统、数据库系统、基本的电力信号采集、模数转换、存储、对时、通信、加密压缩、总线交换、电源管理、显示处理作为所有终端应用的基本支撑模块;二是将计算、分析、各种不同应用对象的控制模块作为应用层,它可以增加,可以减少,且扩展灵活,无需对基本支撑模块提出新的改动。
1.2 功能分析
目前配电自动化、信息化水平越来越高,再加上智能配电网的建设,不仅对终端的需求数量巨大,而且要求配电终端具备模块化、一体化设计特性,体现集约化;具备高可靠性、高扩展性、高通信稳定性、高通信安全性以及信息采集容量的弹性。要能够应用在不同的环境下,根据客户要求实现多种多样的功能[3,4]。实现功能分析如图2所示。
1.3 板块划分
因新型智能配电终端要求满足一次安装且不断扩展的要求,满足开关、配变台区、开闭所、配电房、环网柜、箱变等配变监测点的智能化需求。所以必须对数据的采集、命令的发出、各功能的整合有个统一规定。实际应用中各个板块的连接方式如图3所示。
尽管在实际应用中,终端不应同时接入。但是考虑到事件并发性,为了及时响应主站请求,对每一个主站,终端上都应启动一个独立的进程(或线程)来与之通信。主站通信模块启动后,实时接收主站发送过来的命令,调用相应的规约模块进行解析,然后获取主站请求的数据、组织回复帧、发送回复帧。
当主站请求当前数据时,主站通信模块直接从实时数据内存中提取最新的数据进行回复;当主站请求历史数据时,主站通信模块从历史数据库中提取对应的数据进行回复;当主站下发转发命令时,主站通信模块将此命令投递到多个主站,但考虑到可扩展性及特殊情况,在程序开发中还是应考虑到建立同时接多个主站的情况的通信模块,然后接收执行结果,回复主站。如此等等。
目前暂不考虑终端直接接入载波表的情况,即认为终端只与多功能表及其他智能终端进行通信。通道为RS485串口或其他方式[5]。电能表通信模块启动后,根据采集数据的类型,定时通过规约模块来组织相应的命令帧,发送,然后接收回复帧、解析数据,并将采集到的数据立即保存到实时数据内存中的对应位置。功能板卡通过接线端子和主控板相连(通过CAN总线)。功能板之间相互没有连接。其中主控板包括:(1)各个功能板块的连接接口,用以进行数据的传输,命令的下达等;(2)与主站的通信接口和串行接口监测的USB接口;(3)信息总线,即CAN BUS控制器与收发器;(4)电源调理电路。主控板的构成如图4所示。
2 数据的采集
馈线自动化是实现配电网自动化的核心,也是解决配电网供电可靠性问题的主要环节。内容包括:(1)正常情况下的状态监测,数据测量;(2)事故状态下的故障检测,故障隔离,负荷转移和供电恢复。馈线自动化是配电自动化系统的基础[6]。从前面可以看出,数据的传输和采集,其命令的下达是极为关键的部分,而在这部分中,必须用统一的规格来执行操作员想法。这里就需要用到通信规约。
2.1 通信规约
通信规约就是一些约定成俗的规定,这里的规范规定了主控板上应用程序与其他功能板卡间的数据传输流程及接口标准,用于板卡间的数据传递、控制、状态监视等。
2.1.1 各数据代表的含义
各功能板与主控板之间传递数据的格式如表1所示。
类型标识为传输的数据的类型,源地址为是从哪个板块传输出去的,目的地址为要传输至的板块。数据域为要传输的数据的长度。
2.1.2 数据域DATA的内容
数据域DATA的具体形式如图5所示。
当主控板收到一串以68H开头的数据时,即意味着可能是功能板的传输数据的开始,ASDU长度为数据的长度,ASDU为真正要传输的数据的内容,校验码是数据中自带的一个编码,用于和电脑生成的校验码进行比对,来检查数据传输的正确与否。最后的16H表示数据传输的结束。只有一直到16H为止中间都没有错误才代表着一次数据的传输正确。
2.1.3 具体板块数据的格式
以环境板向主控板传输的数据形式为例。环境板块向主控板进行数据传输的形式如表2所示。其中类型标识、源地址和目的地址是在程序中就已经定义好的各个板块的基本信息。从温度的整数部分开始是需要了解和提取的信息。表2中对各个数值的形式和大小都有规定。最终将这些数值提取出就是主控板的一大任务。
遥测板块向主控板进行数据传输的形式如表3所示。其中类型标识为已定义的遥测板地址,目的地址为主控板地址,组编号为第几路的线路信息,从1开始编号。数据标志的定义为0:UA;1:UB;2:UC;3:IA…7:P;8:Q;9:S等等。
2.2 功能板块向主控板传输数据的流程
主控板是以LINUX为编写环境,开发语言主要选用C++,涉及到比较底层的开发如驱动模块开发时,可采用C语言。且以遥测变量Ask Env Data()环境变量为例,其传输流程如图6所示。
(1)主控板发出指令要求传输环境变量(oxff为已定义的功能板地址)。
(2)若数据长度>0,则主控板发出N个脉冲来激活数据的传输。
(3)主控板发出命令准备接收环境板的数据。
(4)环境板上传数据,主控板接收数据并检查数据帧的帧头,进行帧校验。
(5)若检测无误,则进行数据帧的接受并解析数据帧。
(6)循环一定次数,直到完整的数据传输完成。
(7)进入主板程序,等待其他板块数据传输或者遥测板下一次数据的传输。
2.3 一次正确传输数据的过程
传输一次正确数据的正常流程(以环境变量为例):
send cmd to ask env data(主控板要求传输环境变量)
----(68 05 00 0D 00 0xff 00 00 cs 16)(主控板向环境板要求传输的具体指令)
send N bytes to active recv data(传输N个脉冲来接收环境板传输来的数值)
(传输数据需要的时间)
解析数据>>>>>>>>>68 0A 00 0D 0xff 00 1E00 02 00 01 00 01 cs 16(环境板将数据传送入主控板,主控板进行解析,将相关数据写入数据库)
3 结束语
从本文分析中得知,通过提取出基础模块来设计可以自由增减功能的新型配电终端。通过新型配电终端的应用可以实现更广阔的配电网监测,体现管理效益,建立更加可靠、灵活的配电网通信体系。当前国家电网公司正在建设坚强智能电网,对配电终端有提出了新的要求,原有终端已经很难满足智能电网建设的要求,研究新型智能配电终端势在必行。所以应该在一体化模块化的方面继续探测下去达成智能电网建设的要求。
参考文献
[1]胡方强,李义丰.智能配电数据采集系统终端的研制[J].连云港职业技术学院学报,2006,19(2):28-30.
[2]王幸之,王雷,翟成,等.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.
[3]陈少华,陶涛,陈章宝,等,智能配电变压器监测终端的设计[J].电力系统保护与控制.2008,36(21):56-60.
[4]路小军,吴在军,郑建勇,等.基于GPRS通信技术的新型配变远程监控系统[J].电力系统及其自动化学报,2005,17(3):82-86.
[5]陶维青,王付军.基于双MCU的配电变压器智能监测终端的开发[J].合肥工业大学学报,2008,31(8):1172-1175.
负荷终端数据采集成功率分析论文 篇2
【摘要】在电能表的终端数据采集上，经常会因为受到外界因素的影响而出现数据异常的情况，这一现象的产生是由多方面的原因造成的，本文中将重点对影响数据采集的因素进行进一步的分析，探究如何有效的解决的这些问题，促进采集成功率的提高，相信在今后的采集工作中，可以有效的解决本文中所提到的问题，促进电力系统的正常运行。
【关键词】负荷终端;数据采集;问题
【中图分类号】TM76【文献标识码】A【文章编号】1006-422201-0166-01
在电力事业发展的进程中，电能表的作用不得不提，电能表是对电量的使用情况进行数据采集的基础设备，通过电能表将数据统一集中在一起，然后再将其传输到终端设备上，但是在这一过程中，却经常会因为一些影响因素的出现而造成无法顺利的进行采集，这也是采集成功率始终得不到提高的重要原因。针对这一现象的提出，本文主要对其中的几点影响性因素进行探讨，希望引起相关工作人员的重视。
1数据线连接不当
首先，影响采集的主要原因是因为电能表与终端之间的数据线连接不当造成的，这一问题的出现并不是偶然的现象，而是受到的人为因素的影响，工作人员在进行线路连接的过程中，没有重视数据线的连接情况，因而才会在实际的工作中造成不能进行正常采集的.后果。归纳该现象产生的原因，主要是从两方面对引起的。①外力的破坏，通常情况下，在杆架变压器中，这一问题最为常见，因为杆架变压器与配电盘相距甚远，在远距离的传输过程中，很难保证数据线的安全性，因为数据线较长，所以受到破坏的可能性也增加了，在这种情况下，主要采取的措施就是对数据线的走向进行合理的布局，尽量降低不安全因素的产生，有效的避免外力破坏的可能性。②因为接触不良而导致的连接不顺畅，在数据线连接的过程中，接头处的位置经常会因为没有进行正确的连接而带来了一定的负面影响，因此，处理这一问题最主要的解决措施就是尽量采用一整根数据线，减少接头出现的数量，这样因接触不良而产生的故障就能得到有效的缓解，避免了问题的出现。
2信号异常离线
在信号传输的过程中，经常会因为离线异常而造成数据采集的成功率不高。常见的情况主要有以下几种：①存储信息的信息模块以及SIM卡在某种情况下被烧坏，不能正常的进行使用。②在对通信参数进行设置的过程中，没有明确参数的具体数值，造成参数设置上的失误。③因为SIM卡欠费所引起的问题，因为受到欠费的影响，营运商不能对其继续提供服务。④最后问题的原因主要是信号源的问题，信号源受到地形等因素的干扰，不能顺利的进行数据的传输，因此才会造成数据采集的成功率不到。前三种情况的处理方法主要是从SIM卡入手，因为这几种情况的原因基本都是由SIM卡所引起的，因此要在SIM卡上多下功夫，可以对其进行更换，并且将参数重新进行设置，同时与营运商之间进行详细的沟通，保证可以提供正常的服务。针对最后一种情况的处理方式，主要是采用漫游功能进行解决的，因为在省与省，市与市之间的交接处，信号通常都是不稳定的，在这种情况下，可以开通漫游的功能，以确保数据信息可以得到有效的采集。
3客户电能表停电
在生产与生活中，经常会因为客户的电能表出现异常而造成信息传输的不畅通，电能表是基础性的设备，导致这一问题产生的原因主要是来源于跳闸所引起的，因为客户的电费不足而造成的欠费跳闸是常见的现象，但是跳闸的当前是不能进行购电业务的，因此为客户的生产工作也带来了一定的麻烦，这一问题的解决应该从两方面进行考虑：①客户要及时对电费进行缴纳，保证电费的充足就不会出现跳闸的现象了。②数据采集系统应该更加完善与合理，实时更新客户的用电情况，当出现客户的电费即将不足的情况时，就要在第一时间通知客户进行缴纳，保证用电量的充足。因此，加强客户基本参数的更新工作是十分必要的，相关部门应当引起相应的重视，一定要保证为客户提供更加充足的购电时间。
4配电变压器暂停
客户在办理暂停手续时，同时对现场配电变压器进行停电，由于现场停电和系统完成暂停流程有几个工作日的时间差，在这个时间差内，就会因为现场终端停电而出现异常数据。出现这种情况时，在对现场配电变压器进行停电现场停电后，应在“电力营销业务应用系统”中的“终端方案制定”功能项中，把该户终端暂停，实现现场终端停电与系统终端停电同步，这样就不会出现异常数据。
5结语
综上所述，用电信息采集终端为实现计量装置在线监测和用户负荷、电量、电压等重要信息的实时采集;及时、完整、准确地为信息系统提供基础数据;实现电费收缴的全面预控，为智能电费结算等营销业务策略的实施提供技术基础。通过对用电信息采集终端的故障处理，可以引导用户科学、合理、有序的用电。所以，如何快速、准确的处理采集终端发生的各种故障，就显得尤为重要。
参考文献
[1]曹光富.如何防止外力破坏城区地埋电缆[J].农村电气化，(09).
[2]王智军.新时期电力设施遭受外力破坏的分析及思考[J].河南科技，(23).
尤尼森：深挖零售终端数据 篇3
作为尤尼森营销咨询（上海）有限公司（Unisono Fieldmarketing，以下简称尤尼森）的执行总监，陈云立（Yüan Li Chen，荷兰籍）近日正在带领他的团队紧锣密鼓地解决博茂网点资讯（The POP Monitor，以下简称博茂）提供的信息管理工具标准化的问题。
“现在有一个难题，我们定义的超市、便利店等零售终端的概念可能跟客户不同，如果我们按照每个客户自己定义的渠道来做，就增加了系统的复杂程度，所以，系统还需要进一步优化，让它直观明了，便于客户下载使用，预计今年年底将会实现。”
一旦尤尼森的数据库成为标准化产品，它不仅填补了市场空白，而且将给企业带来更大的价值和意义。为了实现这一目标，陈云立脸上虽有着一丝疲惫，却又神情振奋。
尤尼森的“数据仓库”
仓库是存取物品、金钱的场所，但是，尤尼森的“数据仓库”存储的却是中国零售终端的数据信息。
“这些数据是我们花了很大代价才维护起来的，成本非常高，每年要花费300万～400万元人民币。”尤尼森营销咨询（上海）有限公司高级业务经理Raymond感慨地说。根据Raymond介绍，记者了解到，尤尼森每年要对全国各大城市零售终端进行两次普查和登记，包括超市、便利店、药房、百货商场、汽车美容店、汽车维修厂等等。“未来我们会延伸到很多渠道，目前重点放在快速消费品及药品行业的零售渠道。”Raymond补充说，“每次普查涉及2000多名兼职人员，这些兼职人员是由20多名营运主管到不同的城市招聘和培训的，他们做店内访问，并在店内外记录可观察的信息。”
“普查期间的管理工作很难，”Raymond深有体会地说，“我们要严格控制普查的质量，要求每个去店面普查的人提供相应证明，证实确实到过此店，比如，手机拍照或者拿到该店的购物袋等等。普查环节采用了系统理念，并配有一整套的管理控制体系。今年，我们的质量控制体系刚通过ISO9000：2000认证。另外，我们还有区块概念，把目标城市分成很多区块。”
面对记者的质疑，Raymond特意从电脑中打开一张经过特殊处理的上海地图。记者看到，尤尼森把上海地图划分为450个普查区块，每个区块上都是密密麻麻的网点。他解释说：“根据区块，普查人员沿着每条马路走过去，发现一家店就登记一家，并在地图上标注出来。每个点的具体名称和位置、规模、联系人等信息全都在我们的数据库内。”
尤尼森每次普查搜集的都是海量数据，它覆盖29个省、市、自治区的300个城市，10万个零售点。“每次普查回来，我们要在3个月内处理完10万个零售终端的数据，在这里‘10万’不仅仅是数字，还包括这10万家店有什么样的商业特征，比如，每个店里是否有收银台，有多少个；营业面积；是否提供冷冻专柜；有没有配备停车场；可不可以使用信用卡；位于地图的什么位置，等等，工作量之大可想而知。”接着Raymond强调说，“由于终端的情况是动态变化的，这些终端信息我们每半年更新一次，以保证其准确和有效性。另外，客户可以核实我们的数据是否准确，这更具有挑战性。”
自从欧加农制药有限公司把市场营销这块业务外包给尤尼森，欧加农制药有限公司市场销售总监赫尔曼（Herman Schwietert）也变得轻松了很多。他说：“尤尼森的信息很透明，我们可以随时查看，所以很放心。”
Mobile solution的妙用
Raymond向记者展示了他日常工作的助手─手机。“这可不是一般的手机，”Raymond有点卖关子地说，“我这款手机带有GPS，上面还安装了我们自主开发的基于手机的移动解决方案（Mobile solution）系统，原来普查的兼职人员以及业务代表携带走访卡走访店面，我们逐步换成手机了。”
据了解，原来走访卡上列有阶段目标、商品陈列信息、竞争对手信息、进货、销售和库存信息等，几大类指标又细分为几十项小指标。这些信息由数据录入员定期输入系统，尤尼森自主开发的信息管理工具对这些数据进行分析后在线即时提供给客户。“如今，这些信息都移植到手机里了。如果业务代表走到上海家乐福联洋店，把客户的产品信息，包括销量、库存等输入到手机上，博茂马上就可以收到这些数据。这不仅让信息传输变得快捷，而且，可以准确计算出每个业务代表的KPI，便于公司对销售团队进行绩效考核。通过带有GPS的手机，对于业务代表是否在家乐福联洋店输入的信息、他一天走访了几家店等，公司都了如指掌。”Raymond说明了手机的新用途。
记者看到一份既往数据的分析报表，红、黄、绿三种颜色格外醒目。对此，尤尼森营销咨询（上海）有限公司商务总监向松解释说：“这个提供行动依据的管理信息系统可以很好地帮助我们的运营经理、督导和业务代表们开展工作，在每个关键指标方面，确认哪些地方做对了(绿色)，哪些地方还需要更多关注(黄色)，以及哪些还做得不够并低于预先设定的标准(红色)。箭头则表示与上期比较，绩效是提高了还是退步了。报表也告诉我们的业务代表有多少零售药店终端已达到了设定的‘完美店家’标准。”
“如今，有的客户在地图上看到产品所在的店有的颜色浅（分销率高的店颜色深，分销率差的店颜色浅），这说明该店的分销率差，需要通过加强销售团队的建设来改进，就找到了我们的Mobile solution，也装在了他们销售代表的手机上，以便随时了解销售代表在规定时间内拜访客户的工作量是否完成，打破了原来的不透明。”Raymond颇为自豪地说。
以客户为中心
尤尼森的看家本领不仅有博茂一个招式，还能打出一套审查客户产品在零售终端表现的组合拳。
对于Raymond来说，帮助客户做审查可谓是家常便饭，因为客户要了解产品在终端的情况─有没有自己的产品、货架有多少、有没有做促销、竞争力如何等等。作为业务主管的他不定期地要执行协访任务，在现场培训新入职的业务员如何更好地服务客户。“业务员的走访工作公司有要求，按照客户和终端来划分，由他们自己按照地图来做计划，平均每人每周走访5家店。”Raymond如是说。
目前，委托尤尼森做审查的欧乐-B、金霸王等企业，审核范围覆盖全国100个行政区的12000个终端网点。“一般情况下，客户首先选择一线重点城市的终端来审查，然后再慢慢扩张到二、三线城市。”Raymond解释说。
至于如何审核，Raymond举了一个例子：“一家食品企业是我们的客户，其要求生产的酸奶在超市货架搭成‘绿墙’，因为它的包装是绿颜色的，做成这样的效果，企业需要付超市一定的费用。所以，我们就审核客户的销售代表是否做成了‘绿墙’。”
“此外，有的客户的产品需要二次促销陈列，对于二次促销陈列，厂家仍要付给超市一定的费用，我们帮助客户审查二次促销的执行是否做到位了；有的客户需要我们帮助审查产品是否断货以及竞争品牌的情况；有的客户要求产品摆放的位置要在眼睛和腰之间；有的客户要看产品的新鲜度，等等。基于我们普查的数据库，我们可以做抽样；如果客户感兴趣，我们再帮他调查零售商的表现、货架比例、产品覆盖了多少家店、分销率如何、跟上月相比销量是上升还是下降，通过系统在线可以看到这些数据形成的地图、表格和图表，进而分析产品的销售趋势。”Raymond补充说。对此做法，益生康健策划总监温承宇表示：“这背后是一个系统工程，对于竞争对手来说是很难模仿的。”
这样的审查会给客户带来哪些实惠呢？Raymond表示：“有一个客户是生产剃须刀的，他主要关心产品的分销率，要求任何有竞争对手剃须刀的地方，必须有他的产品，如果没有，我们帮他找出来。客户根据我们提交的审核报告，可以即时采取行动安排产品进场、上架、制定促销预算。我们帮助这位客户进行基于竞争对手的基准化分析，进而帮助他提高了将近10%的分销率。”
用友软件上海分公司(UFIDA)市场总监黄春华认为：“尤尼森精准的数据库营销不仅仅区别于个人消费品市场传统的数据库营销方式，而且，这种以客户为导向的数据库营销方式也将给企业的利润增长带来新的空间。”
在Raymond看来，服务单一产品的客户要比服务多产品的客户容易：“与一个拥有500多个产品、几十个品类的公司合作相对要难一些，因为这些公司通常已经有比较成熟的销售团队，而且他们通常把产品分布多的终端由自己来控制，而把产品分布少的终端外包给我们来管理。因为，我们一个渠道由一批人来做，一个人去一家店可以服务多个客户，成本可以由多个客户分摊，如果客户自己来管理产品铺货少且分布广的店面就需要付出100%的成本了。况且，客户希望把时间花在店里，而不是路上。”
数据传输终端 篇4
一、基于GPRS的无线数据传输终端硬件设计分析
从基于GPRS的无线数据传输终端硬件设计角度上来说，在MAX232支持下，单片机AT89S51串口能够完成与GPRS通信模块的连接作业，在此过程当中不仅能够完成数据初始化及收发处理，同时也能够通过可拓展串口实现与其他嵌入式运行系统PC机的数据交换作业。与之相对应的硬件框架结构示意图如下图所示(见图1)。
二、基于GPRS的无线数据传输终端软件设计分析
整个无线数据传输终端软件设计的核心在于GPRS模块与单片机装置之间的有效通信。为实现这两者的高效通信连接，软件设计过程当中必须针对与之相对应的通信协议予以定义，在此基础之上规定相应的帧格式。特别值得注意的一点在于：包括GPRS网络附着、互联网网络接入、PDP激活以及数据传输在内的相关工作均应当借助于AT指令予以实现。具体而言，基于GPRS的无线数据传输终端软件设计应当重点关注以下几个方面的内容。
（一）AT指令调试设计分析：
在整个无线数据传输终端软件系统当中，单片机装置向GPRS模块发送AT指令的动作是建议在一定协议的基础之上，接受模块接受指令后能够生成与之相对应的返回值，并进行校验处理作业。从这一角度上来说，单片机串口实际上就是以单位收发作业的完后曾为目的，以通信协议预定义为起始位，校验位以及停止位，在此过程当中决定与之相对应的数据帧帧数的特殊封装形式，其设计应当重点关注这几个方面的内容： (1) .首先，AT指令波特率的设置应当借助于Window自带超级终端操作平台，借助波特率=AT+IPR的方式设置无线数据传输终端所采用的通信模块波特率，与此同时以AT+IPR=“115200”;&W的方式防止传输终端在掉电后出现丢失问题; (2) .其次，GPRS模块回复收到字符握手信号的这一过程称之为回显过程(Echo)。握手机制的职能能够确保模块指令收发作业的有效性。然而考虑到字符校验过程当中握手信号徐程控滤除，在过于频繁的开关串口中断过程当中，程序的可靠性势必会有所明显降低。处于以上因素考虑，终端设计过程当中应采取ATEO指令对模块回显动作进行屏蔽性处理。
（二）程序设计分析：
整个基于GPRS的无线数据传输终端系统程序设计均采取C51标准模式进行编写作业，基于该标准模式构建包括系统初始化模块、建立连接模块、数据传输模块以及断开连接模块这四个方面。其中，初始化模块工作方式1直接定义为AT89S51型号单片机串口，并设置8位自动重装定时器装置作为其对应定时器;与此同时，建立连接模块从增强程序可读性与直观性的角度出发，将所需需要的AT命令储存在AT命令缓存区当中(储存AT命令以字符串形式实现)。与之相对应的程序设计流程示意图如下图所示(见图2).
三、结束语
在当前技术条件支持下，通用分组无线业务(GPRS)已成为远程数据传输以及遥测遥控实践过程当中备受关注的综合性应用技术之一。与此同时，在无线通信技术走向新的发展阶段的背景作用之下，移动运营商所提供的无线网络实现数据传输以及远程监督控制的方式已深入应用于各个行业领域。总而言之，本文针对基于GPRS无线数据传输终端设计相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
摘要：在信息化时代逐步发展与推进的过程当中, 无线通信技术已成为国民经济建设发展各行业领域的必然性选择与发展趋势。特别是对于无线数据传输作业而言, 通用分组无线业务的重要意义及其应用价值是可想而知的。本文依据这一实际情况, 以无线数据传输终端设计为研究对象, 着眼于GPRS技术运用情况基于GPRS无线数据传输终端硬件设计分析以及基于GPRS的无线数据传输终端软件设计分析这两个方面入手, 围绕这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述, 并据此论证了GPRS技术在提供无线数据传输终端运行质量与运行效率的过程中所占据的关键地位及其所发挥的重要作用与意义。
关键词：无线数据传输,终端,硬件,软件,设计,GPRS,分析
参考文献
[1]柏海鹰:《一种灵活高速的数据传输设计及其在FPGA中的实现》, 第十四届全国青年通信学术会议论文集, 2009.332-336。
[2]王海涌、黄江艳:《一种基于IEEE1394总线的高速数据传输设备的设计》, 《测控技术》, 2009.28 (06) 65-68。
[3]邓洪、杨万麟、何建新等:《基于FPGA的DSP链路口数据传输设计》, 2004中国通信集成电路技术与应用研讨会论文集, 2004.72-75。
数据传输终端 篇5
移动终端数据安全报告
移动终端数据安全报告近日，DCCI发布了《中国移动安全现状调查报告》，报告数据显示：94.6%的终端用户对手机缺乏安全感，45.4%的移动终端用户没有安全手机安全软件，过半移动终端用户缺乏必要的信息安全防护措施。这是一组骇人听闻的讯息内容，着实让长期关注信息安全的人们对移动终端的信息安全问题捏了一把汗。
2013年最新统计，中国智能机用户已经突破4亿。然而，智能机丰富了人们的生活和带来了快捷的同时，其隐性的安全隐患却是不容忽视的，这些庞大的用户数量及其相对薄弱的信息安全意识，或以手机自带的一些加密九宫格，在信息安全隐患面前将犹如兵败如山倒，导致信息安全的节节败退，最终信息以泄露的方式缴械投降。
随着互联网向移动互联网的延展，其安全隐患也各式各样，完全不亚于PC端的安全隐患，手机病毒、风险软件、钓鱼网站、流氓软件、垃圾信息、山寨APP等，考验着用户的终端信息安全承受能力，而用户对这方面的安全意识却显得有些淡然和漠视。山丽网安在此建议，移动终端的信息安全防护是与PC端的信息安全防护是有着等同关系的，而移动终端用户的信息安全应该大力提升，数据安全不在只是依靠一些自带的防护软件，应该向专业化涉及，这才是对移动终端信息安全采取的正确做法。
而专业化的信息安全保障是建立在以数据加密技术的基础上，数据加密并不繁琐，它采取以改变数据原本的内容形式的展现方式，来达到保障数据安全的效果，采用技术领先的多模加密技术对数据实行强制加密，这是对信息安全保障的通俗做法，也是移动终端保障信息安全的一种发展趋势。
万数通：把终端数据一网打尽 篇6
困扰企业的终端难题
要了解至德讯通，还要从终端说起。终端是企业在市场上的前沿阵地，也是企业及其产品与消费者沟通的触点，来自终端的数据对于企业决策的重要性是不言而喻的。掌握终端数据，是所有企业销售管理人员的梦想。
在中国，在快速消费品、家用电器、服装服饰、消费电子等行业，企业一般都会在遍布城乡的零售终端设有促销员、巡店员、安装维修工程师等终端人员，这些终端人员每年通过电话、传真、短信、呼叫中心等方式向企业总部汇报业务信息，费用高达120 亿元，但取得的效果却并不理想。虽然终端数据非常重要，但终端业务数据信息向上传递的过程中存在各种各样的缺陷或干扰，始终没有一种低成本的方法，可以让企业即时、完整、准确地获取数据，并进行相应的分析整理。
企业零售终端的管理，不仅仅在中国是一个难题，至今国外也没有一个非常好的解决方案。国外企业普遍通过POS机、联网电脑等方式对零售终端进行管理。由于国内的终端体系复杂，终端店众多，一般情况下，大企业往往通过购买电脑、PDA等设备，对相关人员进行专项培训，收集终端数据；至于中小企业，由于实力不够强大，其终端店的店长、导购员、巡店员等接受教育的程度普遍偏低，学习能力弱，加上人员流动性大，管理难度相当大。
如今，这一终端管理难题却因为一枚小小的手机卡的出现而有了颠覆性的解决方案，推出这种手机卡终端数据解决方案的正是至德讯通。至德讯通成立于2005年，是国内第一家专注于“企业终端数据运营”的服务商，致力于探索如何帮助企业提升终端运营效率。至德讯通发现，零售终端拥有的绝大部分数据，企业完全可以通过手机准确、及时、完整地获取。经过两年多的技术开发和一年的市场探索之后，至德讯通的一站式终端数据收集产品“万数通”终于上市。
手机在中国早已普及，虽说型号、款式不同，但手机卡是统一的，可以在任何型号的手机上使用。至德讯通的创新之处，是把普通的手机卡开发成能够适合企业应用系统的万数通专用卡。这并不是一件简单的工作。至德讯通CEO吴泳涛表示，至德讯通拥有电信、IT等背景，正是基于对电信运营商、企业客户、企业 IT 解决方案的深入理解，至德讯通才能创造性地运用移动通信技术手段，推出了一套最为便捷、最为实用的端到端解决方案，而且可以解决普通手机短信丢失、延迟、容量小等一系列问题。
万数通的技术开发是一个复杂的过程，但最终呈现的却是一个应用极其简单的产品。一部普普通通的手机，一张嵌有订制系统的手机卡，万数通就可以帮助企业对全国终端经营管理数据进行采集，企业可以对零售终端、服务终端、管理终端的销售、库存、成本、竞品、状态等信息进行即时上报和处理，让企业对终端业务数据的即时采集与即时管理成为现实。而且，企业不需要添加传真、PDA、电脑等硬件，实施成本非常低。
独特的终端数据采集模式
相比其他销售数据管理方法和应用工具大都是舶来品，万数通则完完全全是“全球首创的国货”。对于这一点，吴泳涛认为，由于国内外商业模式具有不同的形态，不同的国家所处的经济发展阶段不同，比如欧美国家的零售体系非常集中，而国内的消费品企业、消费品零售业态则比较复杂。中国的零售终端非常多，例如，全国有1200万个终端店可以卖可口可乐，但可口可乐实际进入了600万个终端店，因为可口可乐要进入更多的终端店，它就难以对终端店进行管理了。而其他发展中国家，比如南美、东南亚、北非、中东等地区的一些国家，人均国民生产总值在3500美元以下，其零售业态与中国相似，都是终端众多，因此也适宜使用万数通。
使用万数通，企业只要发放一张手机卡到终端，就可以通过任何一部手机，对成千上万个终端即时进行管理、控制。万数通的建设成本低，可以快速实施，且操作简便，无需特殊的培训，也不需要维护，企业要做的就是提供终端数据类型，其他工作则由至德讯通完成。对于企业来说，其规模越大，万数通体现出来的价值也就越大。
由于采用了独特的零售终端数据采集模式，吴泳涛表示，万数通在竞争中自有其优势。目前，在其他类型的终端数据采集应用中，一种做法是在高端智能手机上开发软件，销售手机做项目，给大客户提供服务，传输上采用GPRS方法；另一种做法，是在GPRS不稳定的地方，格式化短信应用比较多。由此可见，运营商在其中起着决定性的作用。而至德讯通与运营商直接合作，可以让企业节省硬件开支，又可以确保数据的安全性和全国范围内的统一性。
吴泳涛认为，万数通适用于以下企业：消费品企业，需要对销售、服务进行精细化管理；一家企业在一个城市管理的终端店超过了30家，或者异地管理的终端店超过了20家；一家企业，每个月都有几十个用户需要上门提供服务；建立了进销存管理系统，却无法及时获得市场一线的业务数据，使用效果大打折扣的企业。
精细化的终端业务管理
综观企业IT化发展过程：首先是MRP，对车间生产进行管理；然后是ERP，对订单进行管理；再就是CRM，对客户关系进行管理。事实上，EPR系统的应用在中国没有得到充分的施展空间，究其原因就是它很难即时获取数据。ERP的核心是“以销定产”，西方国家的销量统计是根据订单作出的，具有法律效力，但在中国实际情况不是这样的，许多订单属于无效订单，ERP在中国遇到最大的问题是难以根据销量确定产量，致使很多企业“以产定销”， ERP变成了一个后台管理软件。只有企业获得准确的数据，才可以预测销售业绩，让ERP发挥真正的作用。万数通与ERP的关系是：一旦企业决定建立ERP系统，首先要考虑终端数据采集问题，没有终端数据，ERP就难以完全发挥作用。消费品企业的订单从何处来，如何及时、快速地获取数据，正是至德讯通所要解决的问题。
然而，万数通与ERP的关系不仅仅在于为ERP系统提供数据接口，万数通开发应用的周期远远低于管理软件的开发应用周期，因此比定制的管理软件更能对企业的销售数据作出快速反应。
特别是在经济低迷的市场环境中，企业高度重视终端管理，精细化的终端管理可以提高销售工作的效率，降低库存，加快资金周转速度，提高企业的盈利能力。因此，低投入、高回报的终端管理工具万数通自然而然引起了众多企业的关注。至德讯通从2007年开始正式推广万数通，两年来市场增长率在成倍增长。目前，至德讯通正在为伊利、可口可乐、夏普、尼康、海信、新飞、蒙牛、亚都等知名企业提供终端数据采集和终端业务管理服务。
数据传输终端 篇7
关键词：无线终端数据传输输电线路,IP通信
0 引言
为保证电力线路的正常输送和运行, 实现输电线路的日常运检和抢险抢修智能化信息化很重要, 当前电网向智能电网方向发展已经成为不可阻挡的趋势, 因此信息采集和数据传输成为很重要的一个环节, 但是目前比较多的输电线路处在偏远的地区或荒僻的山区, 因此较多处在无线公网覆盖的盲区, 即使采用传统的音频通信都很困难, 而且无法实现数据和图像的无线传输, 尤其在进行输电线路巡检和抢险抢修的情况下, 存在现场的通信和数据传输困难及上下指挥联络不畅通的情况, 影响输电线路的抢险抢修任务的顺利进行和正常的运维工作。
基于这样的现状和潜在的需求, 本文着力研究230MHz的电力专属频段无线终端设备在输电线路运维和抢险抢修中的应用, 通过230MHz的电力专属频段的无线通信数据传输终端, 来实现点对点和点对多点的通信, 实现输电线路现场的数据和图像的非视距无线传输。
1 技术方案
1.1 系统总体架构
本方案输电线路抢险抢修现场和巡检现场采用230MHz的便携式无线终端, 与远距离的车载基站进行无线通信, 车载基站可以通过Wi Fi或者RJ45接口就近接入电力专网, 还可以通过3G/4G模块接入无线公网, 通过互联网把数据传输到电力调度指挥中心。
目前在电力专属230MHz频段有40个25KHz的频点, 总带宽只有1M, 主要应用在电力负荷监控上。输电线路抢险抢修现场终端采集的数据和图像通过230MHz的无线终端进行远距离的传输, 采用有别于传统的Wi Fi技术的802.11 CSMA/CA协议的技术, 230MHz频段可以实现远距离的非视距的无线传输, 并通过现场的指挥车配置的基站无线接入。
在地理环境受限, 无法实现电力专网接入和无线公网接入情况下, 无线终端传输的现场采集数据和图像数据通过已有的车载便携式IPSTAR卫星终端实现对输电线路现场的图像和数据的远程传输, 从而可以不受地理环境和现场条件的限制, 实现远程接入INTERNET公网, 将数据传送到调度指挥中心。
输电线路状态监测设备负责采集输电线路实时运行状态数据及环境监测数据, 并通过数据通信网络将数据传输到输变电状态监测主站。利用230MHz电力专属频段的远距离传输的特点, 本方案230MHz无线终端也可以用于输电线路的状态监测。
1.2 系统硬件结构图
一体化硬件设计方案总体架构采用三层的集成结构, 第一层是数据接入层, 采用RJ45网络接口技术, 实现局域网接口标准化;第二层是基带层, 采用MODEM技术实现, 实现数字信号的调制;第三层是射频传输层, 采用230MHz的射频传输技术, 实现远距离的非视距的无线传输。
如图2所示, 采用数字信号处理模块DSP和FPGA, 实现数据传输基带部分的功能, 包括:实现所有物理层的功能;完成所有的软件功能, 即无线通信协议的物理层与协议栈的通信、高层协议栈 (TCP/IP等) , 还包括MMI应用软件;对整个终端模块进行控制和管理, 包括定时控制、数字系统控制、射频控制、省电控制等;实现交织信道编码, 调制解调。
2 系统应用及特点
基于电力专用230MHz频段设计的便携式无线数据传输终端, 采用先进的数据压缩算法、超低码流数据处理技术, 整合了先进的网络传输特性, 可以实现点对点、点对多点的IP数据传输, 在远距离传输性能上, 可以实现数据从10到40公里的现场上传至指挥调度中心。
230MHz的无线数据终端还可以应用于输电线路的状态监测, 输电线路在线监测技术是实现状态监测、状态检修的重要手段, 目前普遍采用现有无线公网 (GPRS/CDMA) 作为主要传输手段, 但由于高压输电走廊多数处于偏远地区, 公网信号覆盖普遍较差, 因此采用基于电力频段的230MHz的无线终端进行监测数据的远程传输是一个比较理想的方法。
230MHz的无线数据终端还可以应用于输电线路的应急通信, 终端与基站建立无线数据链路, 无论在何时、何地都可以快速实现与指挥中心图像和数据的有效连接, 可广泛应用于突发公共事件应急指挥、安全生产远程管理和应急救援指挥。方案设计采用创新的技术, 达到领先的水平:
(1) 功能及通信方式规范化, 数据接入的规范化, 协议的规范化。
(2) 数据加密功能:所有接入数据均经过先进的加密处理, 确保数据安全性要求。
(3) 模块化设计:保证数据稳定可靠传输。
(4) 工业级设计:设计均满足工业级技术要求, 并满足技术规范要求, 确保设备在恶劣环境下具备良好运行可靠性。
(5) 采用优良的EMC设计, 符合IP65标准。
3 结语
230MHz频段无线终端在输电线路的应用, 一方面可以应用于输电线路运检和灾害现场抢修的数据传输, 现场的指挥可以通过该设备实现对现场数据和图像的远距离传送, 另一方面还可以应用于电力线路监测系统的数据传送;因此具有较高的社会经济效益和推广价值。
参考文献
[1] (加) Ekram Hossain, 韩竹, (美) H.Vincent Poor, 智能电网通信及组网技术[M], 电子工业出版学.
[2]Glen Kramer, Biswanath Mukherjee.IPACT:A Dynamic Protocol for an Ethernet PON[J].IEEE Communications Magazine.2002
[3]何光宇.智能电网基础[M].北京:中国电力出版学, 2010.
[4]刘骥, 黄国方, 徐石明, 智能电网状态监测的发展[J], 电力建设, 2009 (7) :1-4.
[5]黄新波.输电线路在线监测与故障诊断[M].北京:中国电力出版社, 2008.
数据传输终端 篇8
LTE的目标是开发出一套满足更低传输时延、提供更高用户传输速率、增加容量和覆盖、减少运营费用、优化网络架构、采用更大载波带宽的系统[1]。因此数据传输的快速、高效与否将直接影响到LTE系统的传输速率等系统性能参数。
1 LTE数据传输架构简介
如图1所示, LTE业务数据处理涉及RABM模块、PDCP模块、RLC模块、MAC模块[2], 而信令数据主要涉及NAS、RRC、PDCP、RLC及MAC模块。其中, 数据处理过程主要在PDCP、RLC、MAC模块进行。下面将着重介绍PDCP以及RLC模块的功能:
PDCP模块的主要功能有[3]:
1) 用户平面和控制平面数据的传输;
2) 用户平面的报头压缩和解压缩;
3) 用户和控制平面数据的加密和解密, 控制平面数据的校验和完整性保护;
4) 数据包的丢弃。
RLC模块的功能由RLC实体执行, 主要功能有[4]:
1) 高层PDU的传输以及对高层PDU的按序递交;
2) 对RLC SDU的级联、分段和重组 (UM和AM) ;
3) 对RLC SDU的重复检错以及丢弃 (UM和AM) ;
4) 对RLC数据PDU的重分段 (AM) 。
2 AM模式上行数据传输流程设计
LTE系统中的数据传输模式分为TM (Transparent Mode, 透明模式) 、UM (Unacknowledged Mode, 非确认模式) 、AM (Acknowledged Mode) , 由于透明模式下PDCP和RLC模块只是单纯的对数据进行递交操作, 并没有其他对数据的处理操作, 而UM模式下对于数据的处理操作流程可以使用和AM相同的方案, 所以只针对AM模式下的上行数据传输流程进行设计研究, 图2为AM模式下上行数据传输的详细流程设计。
1) RRC向PDCP发送一条CPDCP_CONFIG_REQ请求配置原语, PDCP收到该原语后保存相关参数;
2) RRC向RLC发送一条CRLC_CONFIG_REQ请求配置原语, RLC收到该原语后, 保存相关参数, RLC模块由空状态 (NUL) 进入到AM数据传输状态 (AMT) ;
3) 当RABM子层收到需要发送的上行数据时, 不对数据做任何处理, 将上行数据通过原语PDCP_DATA_REQ发送给对应的PDCP实例, PDCP在收到发送数据请求原语后, 将从RABM收到的上行数据全部进行添加PDCP SN、头压缩、加密等处理, 然后保存在PDCP PDU缓存中;
4) PDCP使用RLC_AM_DATA_REQ原语将数据传递给对应的AM-RLC实例, 收到该原语后, RLC将收到的RLC SDU存储在上行缓存中, 并更新RLC SDU待发送的数据量[5];
5) MAC子层在收到可用的上行总资源授权之后, 将通过MAC_STATUS_IND原语来给RLC分配可用的上行发送资源;
6) RLC在收到资源分配指示之后, 将根据分配的资源对RLC PDU进行分段或级联, 并按照AMD PDU的格式加上序列号 (SN) 、轮询比特 (P) 以及负载的SUD长度信息 (LI) 等头信息[6];
7) 至此, 上行数据在PDCP和RLC的数据处理全部完成, RRC通过CRLC_DEACT_REQ以及CPDCP_DEACT_REQ来释放对应的AM-RLC以及PDCP实例, 使PDCP和RLC回到空状态 (NUL) 。
3 共享缓存设计
按照协议要求, 数据在上行数据发送过程中, 首先将数据从RABM模块搬移到PDCP模块, 此时PDCP模块申请新的内存块存储收到的数据, 发送完成后, 释放RABM模块中占用的内存块, 然后在PDCP模块申请新的内存块存储收到的数据, 发送完成后, 释放RABM模块中占用的内存块, 然后在PDCP模块进行添加PDCP SN、头压缩、加密等操作之后将新的数据搬移到RLC模块申请的内存块, 同时释放在PDCP中的缓存数据, RLC模块收到数据之后根据MAC收到的授权资源的大小信息, 来分段/级联RLC SDU并且添加RLC固定头以及扩展头, 处理完成之后发送给MAC模块, 最后由MAC模块处理之后将数据搬移到PUSCH内存块中来完成数据的无线发送。
现有的上行数据传输方案是由上层在收到上行IP包数据时进行内存申请, 并通过指针传递的方式来完成模块间的数据传输, 但是, 由于在PDCP、RLC和MAC模块存在对数据的处理操作, 所以必然的就存在对数据的搬移。通常在PD-CP模块、RLC模块和MAC模块都存在一次对数据的搬移, 本文将设计一种可以减少在上行传输过程中的数据搬移的传输方案。
首先, 由于PDCP模块对于数据的操作没有级联/分段, 只是添加PDCP头, 所以上行在申请上行IP包内存时, 预留出PDCP头的内存[7], 这样在PDCP模块的时候就可以在IP包源地址中写IP包内存添加PDCP头, 这样就可以省去在PDCP模块的一次搬移。定义结构T_Com Pdu Lte, 该结构主要用于记录上行数据的地址、长度以及PDCP头等信息, 用于各个模块之间传输。T_Com Pdu Lte结构如下所述:
如图3所示, PDCP PDU需要三个指针来维护, 分别为p First Pdu、p Current Pdu、p Last Pdu, p First Pdu指向目前缓存的PDCP PDU链表的第一个节点的地址, p Current Pdu指向链表中下一个需要RLC处理的PDCP PDU节点的地址, p Last Pdu指向的是整个PDCP PDU链表的位地址, 由于AM模式在收到对等层的状态报告之后才能对数据进行释放处理, 所以p First Pdu~p Current Pdu之间的节点其实就是已经发送给网络端但是未收到状态报告的PDCP PDU, 而p Current Pdu~p Last Pdu指的就是PDCP PDU缓存中还未发送的数据, 用v_total Sdu Len来记录PDCP还未发送的数据。当PDCP收到RABM的数据之后, 将PDCP SDU进行头压缩、加密、添加PDCP SN等处理后添加到p First Pdu链表中;如果p First Pdu为NULL, 则将收到的已处理的结构单元指针赋给p First Pdu (p Last Pdu) ;如果p First Pdu中有数据, 则将收到的数据直接链接到p Last Pdu->next位置;然后更新p Last Pdu。而p Current Pdu只想的是链表中正在传递给RLC模块的PDU。
RLC将会扫描PDCP PDU的缓存情况, 如果p First Pdu~p Current Pdu之间的SDU个数大于等于2048时, 即等到接收状态报告的RLC SDU大于等于2048, 由于AM模式在T_RLC_Ul Pdu Info的结构信息, 然后通过MAC_DATA_REQ将多个PDU信息结构体发送到MAC层。
MAC收到从RLC模块发过来的RLC PDU组装信息之后, 将MAC PDU数据搬移到PUSCH内存块中最后来完成数据的无线发送。而MAC PDU的组装就是在这次搬移的时候完成的, 在搬移的时候首先回调RLC函数根据T_RLC_Ul P-du Info的结构体信息来填写RLC头, 然后将不同的RLC下接收窗口长度为2048, 所以不能够发送新的SDU数据, 只允许发送状态PDU或重传数据。
在RLC模块, 由于RLC PDU的长度不是固定的, 为了避免动态分配内存以及数据的搬移, 设计了T_RLC_Ul Pdu Info结构体。该结构体用于RLC模块向MAC发送RLC PDU的头内容、包含的SDU的个数、头长度以及MAC PDU头长度、RLC SDU数据指针等信息。T_RLC_Ul Pdu Info结构体如下所述:
在收到MAC_STATUS_IND后, 需要根据资源情况将RLC SDU分段或级联。PDU的组装信息包括PDU头长度、PDU头内容、包含的SDU个数以及PDU总长度等信息包含PDU复用到MAC PDU中并填写MAC PDU头信息, 最后将处理完成之后的数据搬移到PUSCH内存块中完成数据无线发送。
4 结束语
根据LTE对于传输速率的高要求[8], 本文主要研究了数据传输的架构以及各个模块功能, 设计了AM模式下上行数据传输的流程设计, 并提出了一种模块间内存共享的方案, 通过对该方案的分析, 不难看出该方案在整个数据上行传输过程中仅仅只对数据进行了一次搬移处理, 不仅节约了内存的使用, 而且减少了上行数据传输过程中的数据处理使用的时间, 满足了LTE系统对数据传输提出的高速要求。
参考文献
[1]Rapporteur L T E.Text Proposal for TS 36.300 (Stage 2TS) [S]//3GPP TSG RAN WG1 Meeting.2011, 48:R1-071251.
[2]Access E U T R.Medium Access Control (MAC) Protocol Specification (Release 8) , ”3GPP TS 36.321[S].V8..0 (2010-06) ,
[3]Protocol, Packet Data Convergence."Specification”, 3GPP TS[S].36.323 V9.0.0 (Rel’9) ." (2009-12) .
[4]Access E U T R.Radio Link Control (RLC) Protocol Specification (Release 9) ”, 3GPP TS 36.322[S].V9.2.0, (2010-06) .
[5]孙远欣, 杭小飞, 张雪梅.LTE系统中PDCP子层功能研究[J].现代电子技术, 2011, 34 (7) :44-48.
[6]李责勇, 赵国会.LTE协议栈RLC层的研究与实现[J].数字通信, 2012 (1) :48-51.
[7]殷人昆, 耿国华.数据结构:C语言描述[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2002.
数据传输终端 篇9
在灌区信息监测工程中,如何运用通信技术,实现数据快速、可靠以及有效地传输,确保灌区远程监测的实时性和可靠性,是灌区实时监测工程的重要组成部分。目前,常用的通信手段分有线和无线方式。有线通信方式因受传输距离和物理环境的制约,极大地限制了其应用范围[1]。GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完善的业务,是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,具有充分利用现有的网络、资源利用率高、始终在线、传输速率高及资费合理等特点[2],使得移动通信无线数据传输成为可能。
随着用户个性化需求快速变化和移动通信技术的飞速发展,各种数据传输单元( DTU) 在灌区信息监测领域中发挥着越来越重要的作用[3]。但目前这些产品仍然存在以下的问题: 1操作比较复杂; 2GPRS模块需要和计算机连接,不能脱机运行; 3公网固定IP及工控机费用较高,不利于推广; 4普通的移动终端不能应用。
针对以上问题,设计了一种基于GSM /GPRS网络的灌区数据信息无线传输终端,利用它可以进行数据的存储及远程传输,并将数据信息以短信、彩信或电子邮件的形式发送到用户端,广泛地适用于大型灌区远程数据实时监测与传输。
1 硬件电路设计
综合考虑系统的实用性、稳定性及低功耗等因素,本无线传输终端以高性能、低功耗的嵌入式微处理器STM32为核心,集成了电源模块、数据输入模块、SD卡数据存储模块、GPRS无线通信模块等基本功能模块。系统硬件结构框图如图1所示。
1. 1 嵌入式微处理器选型
本文选用ST公司生产的STM32F103RFT6作为嵌入式微处理器,其采用32位的ARM Cortex TM - M3内核,内部有768k B Flash和96k B RAM,最高支持主频72MHz,采用LQFP64封装,支持SWD和JTAG调试模式及IAP和ISP编程。从降低成本,连接使用方便的角度出发,终端选用异步串行通信的方式进行数据的输入,STM32微处理器 的USART1串口与标 准RS232串行数据接口连接,STM32的USART2串口、SPI1接口与SD卡数据存储模块连接。为防止串口2的复用,扩展了STM32的USART3串口与GPRS无线通信模块进行连接。
1. 2 SD 卡数据存储模块设计
要将接收到的数据信息及时准确可靠地存储起来,仅使用微处理器本身的数据存储器是远远不够的,需要扩展外部存储器。SD卡因其体积小、容量大、可靠性高及便于携带等优点在嵌入式存储领域得到越来越广泛的应用[4]。因此,本文选择可热插拔的SD卡作为数据存储介质,将数据输入模块接收到的数据以文件的格式存储起来。
SD卡有两种总线模式,即SD模式和SPI模式。SD模式采用4根数据线传输数据,传输速度快,但是协议相对复杂; SPI模式采用1根数据线传输数据,传输协议比较简单[5]。STM32微处理器带有SPI接口,且相对于SD模式,SPI模式可以简化主机设计,降低成本,易于实现,故本文选用SPI总线模式读写SD卡。SD卡通过专用SD / MMC卡的卡座与STM32微处理器连接,由于STM32提供了专门的多媒体卡接口,大大简化了与SD卡的硬件 连接,将SD卡引脚与 对应STM32引脚连接即可,使用3. 3V电压供电,并分别在连接线上增加45kΩ上拉电阻,在电源两端增加0. 1μF滤波电容,接口原理如图2所示。
1. 3 GPRS 无线通信模块设计
GPRS无线通信模块采用QUECTEL公司的M20模块。该模块内嵌有强大的TCP /IP协议,可以通过AT指令对其进行控制从而发送彩信。其体积小,无需进行底层设计,从根本上解决了GPRS无线通信和数据传输终端的协议瓶颈和成本问题。
GPRS模块的串行数据接口与微处理器的US-ART3连接完成 数据传输。 其中,GPRS模块上的TXD0口是用于 接收从微 处理器传 来的数据,而STM32上的扩展TXD3端口用于向GPRS模块传送数据。GPRS模块上的RXD0口用于向微处理器发送数据,微处理器的扩展RXD3口则是用于接收从GPRS模块传输来的数据。GPRS模块带有收发天线并与SIM卡槽连接,终端只需要一张开通GPRS服务的SIM卡,简单设置参数,就可以实现串口设备数据通过GPRS网络的无线传输,且用户不需要知道复杂的GPRS通信协议和TCP / UDP协议,设置简单操作方便。
1. 4 电源模块设计
电源是各电子设备不可或缺的重要组成部分,是系统能否安全可靠工作的重要因素,其性能的优劣直接影响电子设备的技术指标[6]。本终端采用12V 7. 2Ah的蓄电池供电,蓄电池POWER ( 12V ) 电压经过LM7805稳压芯片转换为5V,再经过ASM1117芯片转换为3. 3V为嵌入式微处理器、SD卡数据存储模块等各模块供电。电源模块原理图如图3所示。为了增强模块电源的抗干扰能力( 主要是抗浪涌、静电、脉冲群等) ,避免在外界环境较恶劣的情况下出现供电异常,在外部电源输入端并入47μF和0. 1μF电容,以滤除干扰[7]。
GPRS无线通信模块M20工作在3. 4 ~ 4. 5V之间,由于模块射频发射时电流的峰值最高会达到1. 5A以上,可能导致供电电源电压跌落。因此,电源供电能力要求尽可能达到1. 5A,以保证电 压不会低 于GPRS模块的工作电压。设计中,选择Linear公司生产的可调输出降压电源芯片LT1086,它专为提供高达1. 5A的输出电流而设计,所有的内部电路均设计以在低至1V的输入至输出压差条件下运作,而且将压差电压作为负载电流的一个函数进行了全面的规格拟订。输出电压为
其中,VREF为R1两端电压,IADJ= 50μA。由于IADJ很小可以忽略不计,输出电压被调整为4V左右,符合GPRS模块的电路要求。供电原理图如图4所示。
2 终端软件设计
灌区数据信息无线传输终端要有良好的工作性能,不仅依赖于硬件的合理设计,而且与软件的设计开发有着密不可分的联系。本文的软件设计主要包括两部分: SD卡数据存储模块程序设计和GPRS无线通信模块程序设计。终端接收由串口发来的以“Fa”开头以“ $ ”结尾的数据,写入test. txt和send. txt文件,通过SD卡中CONFIG配置文件设置发送模式,配置文件中设定有短信、彩信目标号码和电子邮箱地址。其中,mode = 0时为发送短信,mode = 1时为发送彩信,mode = 2时为发送电子邮件。当SD卡接收到的数据达到一次发送文件大小后,嵌入式微处理器读取SD卡中配置的工作模式,通过AT指令初始化GPRS无线通信模块,使之连接到GPRS网络上,获得网络运营商动态分配的IP地址并与目标终端建立连接,将SD卡中的send. txt文件发送出去,并清空send. txt文件中数据。其总体程序设计流程图如图5所示。
2. 1 SD 卡初始化及读写操作程序设计
SD卡能使用两种总线协议,涉及到协议的选择问题,本系统选用SPI模式对SD卡进行操作。SD卡插入后,默认进入SD模式,等待电压稳定需上电延时250ms,即等待74个时钟周期,CS为低电平,向SD卡发送复位命令CMD0,如果收到应答信号01H,则表示SD卡进入SPI模式[8]。
根据大容量传输协议的需求,对SD卡的操作只需要实现卡的初始化、向卡发送命令、向卡指定的地址写数据及从卡指定的地址读数据[9]。SD卡初始化程序的调用建立在SPI接口已经初始化的基础上,SD卡初始化后才能对其进行读写操作。使用CMD16设置SD卡读写块长度,发送CMD18或CMD25进行SD卡的连续多块读或写操作。
2. 2 SD 卡文件系统程序设计
文件系统是一种存储和组织计算机文件和数据的方法,用于向用户提供底层数据访问的机制,通过它可以方便地对存储设备上的数据进行操作[10]。微处理器要在SD卡中完成一个完整文件的读写操作,需要一个文件系统管理程序。
本文使用zn FAT文件系统,是一款开源的功能较为完善的嵌入式文件系统解决方案,与FAT32文件系统相兼容[11],应用和移植比较方便,并且占用的硬件资源较低。只要将SD卡的块读写函数与zn FAT的存储设备驱动接口进行连接,就可以使用zn FAT对SD卡上的文件进行操作。文件系统为上层应用程序提供接口操作函数,屏蔽了具体的硬件细节,提供的主要接口函数包括创建文件、打开文件、读文件、写文件及关闭文件等。本文设计中主要使用了zn FAT的文件初始化、打开文件、添加数据及删除数据这几个功能,实现了SD卡的数据存储功能。
3 封装保护设计
为了使灌区数据信息无线传输终端的外观美观小巧便于携带安装,同时增强在野外工作的抗干扰性和稳定性,特设计了由铝合金材料制成的机壳作为封装保护。机壳外观采用Autodesk公司开发的计算机辅助设计软件Auto CAD完成绘制,制作出的成品如图6所示。
4 结论
灌区数据信息无线传输终端以嵌入式微处理器STM32为核心,以SPI模式下的SD卡存储数据信息,并嵌入了zn FAT文件系统,利用GSM /GPRS网络平台实现实时数据信息高速透明、安全可靠的无线传输。其具有性能稳定、实时性好、通用性强、可靠性高、成本低、功耗小及轻量便携等优点。可广泛应用于灌区的水文监测、气象监测、灌溉管理、传输管网监测中对数据信息的存储和远程传输,可满足用户多样化的实时数据信息需求。
参考文献
[1]禹帆.无线通信网络概论[M].北京:清华大学出版社,2002.
[2]吕捷.GPRS技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.
[3]张辉,温泽宏.GPRS在交通图像采集中的应用[J].计算机工程,2013(5):270-272,276.
[4]王拾亦,闫学文.基于ARM与SD卡的嵌入式存储系统研究与设计[J].微型电脑应用,2009(7):43-45,5.
[5]田茂,鲜于李可,潘永才.SPI模式下SD卡驱动的设计与实现[J].现代电子技术,2009(14):195-196,199.
[6]张辉,温泽宏.GPRS在交通图像采集中的应用[J].计算机工程,2013(5):270-272,276.
[7]周立功.SD卡读写模块设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
[8]张华,吴欣,王大星.基于ARM7的SD卡读写控制在数据采集系统中的应用[J].电子技术应用,2009(7):38-41.
[9]李煜亮,陈志高,倪焕明.SD卡存储系统在震动记录器中的应用[J].数据采集与处理,2012(S1):137-139.
[10]张丽,谭毓安,郑军,等.一种基于闪存物理镜像的FAT文件系统重组方法[J].电子学报,2013(8):1487-1493.
数据传输终端 篇10
1 远程传输终端设备构成
客观地讲, 远程传输重点设备的构成主要包含着以下几部分:
第一部分是数据实时采集系统。这一组成部分主要采用的是性能较高、但是耗能较低的ATmega128型号的单片机作为主控芯片设计而成的, 这种设计在很大程度上代替了以往的51型号的单片机, 自身的构成也非常地特殊, 芯片的内部主要是由较大容量的存储器以及较为丰富和强大的硬件接口电路来组成的。具体的执行过程指的是采用那些较为精简的指令来提示C P U的高性能作业, 存在着明显的速度方面的优势,
另外, 数据采集系统的存在目的是为了完成传感器微弱信号的准确采集而服务的, 所以这就在一定程度上对于传感器的使用提出了较高层次的要求, 要求传感器使用的一定要是获得了专利的产品, 同时还要注意一定要将井口的参数准确地转化成为相应的模拟电压来展现, 保持电压在0-5V之间徘徊。
第二部分是有便携采集系统。这一系统的所起到的作用是针对采集到的数据进行一短时间的存储, 因为所采集的数据要求必须要有精确的时间控制, 所以该系统采用的实时时钟芯片SD2098A, 通过TWI的接口以及相应的饭偏激实现相互沟通。
第三部分是远程无线传输系统。这一系统主要利用的是短波或者是超短波的信道来实现梳理的通讯工作, 在特点方面主要具有传输的距离相对较远、受到地形的局限性影响较大以及容易遭到破坏等几方面的内容。实现过程主要指的是以原油厂的中控室作为主站点, 形成作业区100米范围内的多口井的现状, 同时还主要使用全向的天线, 使得个从站都要使用定向的天线, 最重要的是还要保证主线天线的位置一定要高于个从线天线的位置。
第四部分是上位机软件系统。该系统所采用的是.net高级语言结合SQL Server在数据库方面进行上位机监控的软件, 主要负责的任务是为了完成那些用于对接所受到的数据进行相应程度的实时显示, 同时还要兼具有分析、计算以及汇总数据方面的功能。
2 油田数据远程传输设备通信技术的发展
2.1 以发展远程监控技术作为核心
远程监控技术, 从含义上讲指的是通过本地计算机联通网络所实现的针对相对较为遥远地区的生产以及施工过程进行相应方面的监视和控制, 最终实现对于那些分散控制网络的状态进行监控, 以及远程状态下的下载以及设备的诊断等维护功能的发展和完善。
具体到对于油田的管理方面, 就是针对油田内部的各个生产厂站所具有的分散性的特点, 积极有效地利用对自动控制系统的应用实现对于已建自控系统进行适当地调整, 同时还要尽可能地将企业的网站监管工作延伸到各个实际工作和生产的现场中去, 实现资源的真正共享。
2.2 以企业实现信息化管理为基础
企业信息化的企业实现技术进步和发展的核心内容, 同时更是企业实现经济增长方式转变的重要手段。所以企业信息化管理的实现对于企业来讲, 不仅可以实现市场、资源以及信息方面的共享, 同时还能从宏观方面实现对于企业整体运营情况的全面掌控, 对于企业的发展而言十分有利。所以对于有天企业来讲, 实现生产自动化所需要完成的目标就是要有效地实现对于数据远程传输的信息计划应用, 从内容上看主要包括以下几个方面:自动采集生产数据;远程监控生产设备的操作;通过系统监控和相应的趋势分析来实现对于机械设备的预防性的维修和维护工作。
2.3 实现控制网络同企业网的结合
控制网络同企业信息网的有效结合主要包含了一下两方面的结构内容:第一方面指的是客户机服务器结构, 第二方面指是则是因特网结构。因特网的发展可以追溯到90年代, 但是实现控制网络同Internet的结合, 则主要指的是将整个的工业现场中被控制和管理的对象实现同网络监控画面结合起来的过程。研究油田方面不同类型的控制系统的特点, 则主要可以通过编写相对较多的同软硬件设备相适应的C/S应用类型的软件来实现, 同时也可以通过使用一部分的远程监控技术的应用来实现。具体来讲指的就是有效地利用油田的局域网络资源, 使得现场的数据可以及时、有效的、准确地传输到各个负责生产指挥的部门以及管理部门的手中, 最终实现更好地为实现油田的自动化控制系统的管理同整体管理信息平台系统实现有机结合的完美发展, 同时也使得信息化管理的应用在油田行业可以得到有效的发挥。
3 结语
本系统所主要采用的是计算机软件技术、通信技术以及自动控制拘束于一体的, 同时主要是通过较高精度的数据信息采集来实现远程传输终端设备通信技术的一种新型的系统, 本系统已经成功地投入到了针对油田的管理模式上, 整体来看, 运行状况良好, 发展前景广阔, 具有较为明显的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]潘峰.油田数据共享信息服务系统研究[J].科技传播, 2011, (06) [1]潘峰.油田数据共享信息服务系统研究[J].科技传播, 2011, (06)
[2]梁仁勋.应用先进科学技术, 强化图书馆信息服务[J].昭乌达蒙族师专学报, 2003, (01) [2]梁仁勋.应用先进科学技术, 强化图书馆信息服务[J].昭乌达蒙族师专学报, 2003, (01)