摘要：由于生產型企業對全廠范圍內的數據抄表的有線網絡布線工作具有一定的困難，設計了對分布在某廠區各處的50塊水表進行數據采集的無線組網方式，并通過中控室工作站對現場數據進行顯示、處理、計算并保存。實現系統穩定運行，完成在生產型企業中對生產用水的流量進行統計和分析，實現實時抄表，提高生產效率，降低生產成本。
關鍵字： 無線數據傳輸 數據庫 服務器
1 引言
生產型企業主要生產用水是指直接用于工業生產的水。對水處理系統采用實時監控系統，能夠及時細致地了解用水量的變化，便于采取相應的措施，用戶受到地理環境和工作內容的限制，對有線網絡、有線傳輸的布線工程具有極大的不便。這時，采用無線監控可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護方便、擴容能力強，迅速收回成本的優點。本文介紹的水表數據采集傳輸管理系統是根據某生產型企業的室外距離較遠及生產辦公環境已較完善的現狀而設計，實現數據的實時無線傳輸，并在中控室對數據進行存儲、分析和管理。
本系統由
電磁流量計采集現場水流量，采集點共有50處，廠區長2km，寬1km，采集點分布在廠區的各個用水地方。要求所有電磁流量計的信號以無線傳輸的方式采集到中控室，在中控室的上位機上實現電磁流量計數據的實時監控，做出相應的數據統計、報表分析、歷史曲線。完成現場數據采集的電磁流量計采用TOSHIBATIG系列，轉換器為LF402型，可外接GPRS通訊模塊或無線數據傳輸電臺。考慮到此生產企業的現狀，采用NH719-1數傳電臺，上位數據采集處理軟件采用VB6.0，數據庫使用SQLserver2000來完成定時抄表功能。要求記錄各個采集點的流量瞬時值和總流量（即到目前為止的累積量）。
2 無線傳輸系統
2.1 組網方式
系統采用主站+從站的組網方式，主站位于中控室，從站分布于各個水表現場。系統組網方式如圖1所示。
圖1 系統組網方式
本項目采用NH719-1數傳電臺，采用先進的頻率合成技術，CPU鎖相環控制，配合調制解調器，可提供語音或數據信號的透明傳輸，適應各種點對點、點對多點的無線數據通信方式，具有收發一體、安裝方便、使用簡單、性價比高、穩定可靠等特點，廣泛用于各種數據的遠程采集控制系統中。
國家信息產業部無線電管理局專門給SCADA系統辟出了223~235MHz的無線數據通信專用頻段。據此NH719-1數傳電臺工作頻率選用230MHz（220~240MHz可調），最大發射功率為25W，可支持RS232和RS485通訊接口，傳輸速率可調（1200/2400/4800/9600b/s）。
系統主站位于中控室。系統主站的無線數傳電臺負責接收各個分站傳來的現場數據。再通過工作站RS232串口將數據傳輸給上位系統，由上位系統對數據進行存儲分析。系統共有50個分站，分布在各個用水處。分站的無線數傳電臺負責接收
電磁流量計采集的實時數據，再將數據發送給主站的無線數傳電臺。
2.2 通訊協議
系統主站與從站的通訊采用主從掃描式通訊協議，每次通訊過程均由主機發起，然后從機進行響應，回傳規定的信息，完成一次通訊過程。主機發送至從機的信息由4字節組成，第1字節是起始碼（0x2A），第2字節為從機地址，其編碼：0~127（最高二進制位另有定義），第3字節為數據分類命令，第4字節是結束碼（0x2E）。從機接受到主機命令信息后，按命令要求回傳測量數據。從機響應主機命令，回送10個字節數據，分為命令段、數據段、校驗和、結束標志4部分。
2.3 通訊測試
通訊測試的步驟如下。
1）從站參數設定。為每個從站的
電磁流量計設定從機號和統一通訊速率。
2）選定通訊頻段。每個無線數據傳輸電臺上設有8位撥碼開關，通過調整撥碼開關可為電臺選定不同的頻段。所有電臺必須選擇相同的通訊頻段，即撥碼開關設為一致。通過實驗，為無線通訊選定無干擾的通訊頻段。
3）實現無線通訊。由主站的PC發出通訊命令，首先在發送給從機的信息結構中將地址碼設為1，功能碼設為瞬時流量對應的編號00，再加上起始碼和結束碼一起通過主站的電臺發送出去。1號從機接收到主機命令信息后，生成10字節的響應信息數據，在數據段的位置填充要求的數據，將其回傳給主站。主站接收后再將發送給從機的信息數據中的功能碼改為總流量對應的編號04，再次發送出去。1號從機接收到之后，在數據段的位置填充總流量值，再次回傳給主站。至此完成了主站和1號從站的通訊，主站再將地址碼改為2，完成與2號從機的通訊，直到完成與50號從機的通訊，才算完成了一次完整的采集過程。
3 數傳電臺天線的選擇和安裝方式
由于生產型企業需要同時運轉許多大型生產設備，這些設備的高功率強磁場在一定程度上影響著無線數字傳輸的質量，因此無線數傳電臺天線的選擇變得至關重要。
按照正確的硬件安裝方法安裝并進行設定之后，如果還不能接收到準確無誤碼的信息，則需檢查安裝的天線是否合適。系統主站的位置緊鄰大型生產設備運轉車間，如果將普通的吸盤天線安裝在控制室室內，會導致信號無法傳輸到從站。所以必須將天線架設在室外無干擾的地點來保證傳輸質量。這需要延長數傳電臺與工作站之間的連接線，將數傳電臺和電源延伸到室外，由于天線的室外安裝點到室內工作站的位置的長度在10m左右，則主站可采用RS232接口的數傳電臺，如果這一距離過遠，則需更換數傳電臺為RS485接口，同時通過RS485-232轉換模塊來完成數傳電臺與工作站之間的通訊。為得到更加穩定無誤碼的通信數據，主站天線采用玻璃鋼天線來代替普通的吸盤天線，可以減少信號干擾，保證通訊質量。為了避免雷雨天氣強電流對設備的損壞，需在玻璃鋼天線和數傳電臺之間增加避雷器。
系統從站的數傳電臺與電磁流量計連接，所選用的電磁流量計為RS485接口，則從站數傳電臺采用RS485接口。從站安裝地點大多為室外空曠地點，因此采用一般的吸盤天線就可以完成準確的數據傳輸。吸盤天線需安裝在鐵質物體上，可以獲得較好的通信效果。部分從站數據采集點位于大型建筑物底層，則將饋線適當延長，保證天線架設高度不低于二層樓高。如果從站數據采集點置于地井下，考慮到地下的信號吸收和地井蓋的屏蔽作用，電臺的天線采用小型橡皮天線或定制相應天線置于井蓋表面。同時將數傳電臺的供電電壓和電臺發射功率適當提高也可改善通訊質量。系統如圖2所示。
圖2 數傳電臺與天線的連接
4 軟件設計和功能實現
軟件部分主要完成現場信號的獲取、處理及計算，結果的顯示、保存和打印等功能。抄表周期設為6min，系統每隔6min發起一次數據采集過程，每次數據采集過程要依次完成對50塊水表的瞬時水流量和累積用水量的采集。
4.1 數據采集
中控室工作站對現場信號的獲取是通過主機RS232串口與無線數據傳輸電臺的通訊實現的，是軟件部分的核心。VB語言是基于Windows操作系統的面向對象的程序設計語言。VB帶有專門管理串行通訊的MSComm控件，利用它只需要設置幾個主要參數就可以實現PC機與無線通訊模塊的串行通訊。
4.2 數據庫設計
SQLserver功能強大，能完整實現數據庫系統的所有功能。系統設計的數據庫表如下：數據庫名稱為WXC；數據表為水表。
工作站將從PC串口上采集到的現場數據在VB組態畫面上顯示，同時存入SQLserver數據庫的WXCS數據庫的水表表單下。
4.3 系統畫面創建
本系統中最重要的功能為實時數據顯示。實時數據顯示的畫面如圖3所示。
圖3 實時數據顯示
其他功能為歷史數據查詢、數據曲線圖、報表繪制、打印操作、值班員值班記錄等窗體界面。
5 結論
系統采用無線傳輸管理系統之后降低了綜合成本，即只需一次性投資，無須挖溝埋管，且維護費用低。系統經過調試運行：保證了在長2km寬1km的廠區內的水表數據的無線傳輸，且運行穩定、實時性強、誤碼率低，滿足全部生產要求。上位系統功能齊全，能夠保存歷史數據長達1a，為生產的成本分析提供了強大的保障，降低了清水用量和生產開支，同時降低了生產勞動強度，提高了管
