1引言

　　在現(xiàn)有的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中,，常用的信息傳輸方式有：數(shù)字微波、數(shù)傳電臺,、有線光纖,、有線電纜等，數(shù)字微波和數(shù)傳電臺將受到傳輸距離及頻率許可的限制，而有線光纖和有線電纜的網(wǎng)絡(luò)成本較高,，不適合監(jiān)控點(diǎn)非常分散及傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下使用,。

　　針對監(jiān)控對象分散、各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)間缺乏有機(jī)聯(lián)系,、監(jiān)控信息量相對較少,，實(shí)時(shí)性要求較低等特點(diǎn)，CDMA1X提供了一種很好的信息傳輸方式,。
CDMA1X愿意是指CDMA2000的第一階段（速率高于IS-95,，低于2MB/s），可支持308kb/s的數(shù)據(jù)傳輸,，網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換,，可支持移動IP業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有CDMAIS-95系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),，目的是為CDMA用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),。

　　由于CDMA1X采用了反向相干解調(diào)，快速前向功控,、發(fā)送分集,、Turbo編碼等新技術(shù)，其容量比IS-95大為提高,，從理論分析結(jié)果來看,，如果用于傳送語音業(yè)務(wù)，CDMA1X系統(tǒng)的總?cè)萘渴荌S-95系統(tǒng)的2倍,，如果用于傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),，CDMA1X系統(tǒng)的總?cè)萘渴荌S-95系統(tǒng)的3.2倍，CDMA1X理論帶寬可達(dá)300kb/s,，目前的實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在100kb/s左右（雙向?qū)ΨQ傳輸）,，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用,。

　　2基于CDMA1X的無線通信

　　2.1組網(wǎng)方案

　　無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)終端組成,，綜合考慮業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量,、安全性、可靠性,、網(wǎng)絡(luò)狀況與成本等因素,，采用下述組網(wǎng)方式：通信服務(wù)器以公網(wǎng)固定IP或固定的域名接入Internet，CDMA數(shù)據(jù)終端單元（DTU）上電后,，主動與通信服務(wù)器建立連接,，如果通信服務(wù)器沒有固定IP,，可以通過安裝花生殼軟件獲得固定的域名，此方案具有成本低,、通信質(zhì)量穩(wěn)定,、安全性適中、運(yùn)行可靠等特點(diǎn),。

　　2.2無線數(shù)據(jù)傳輸原理

　　根據(jù)上述組網(wǎng)方案,，數(shù)據(jù)的上行傳輸原理如下：

（1）下位機(jī)通過RS232串口將數(shù)據(jù)傳給DTU；
（2）DTU將數(shù)據(jù)打成TCP/IP包,，發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò),；
（3）TCP/IP數(shù)據(jù)包經(jīng)系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，傳輸至Internet上并且去尋找在Internet上的一個(gè)指定的數(shù)據(jù)服務(wù)中心（通信服務(wù)器）,；
（4）通信服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)并存儲到歷史數(shù)據(jù)庫,。

　　數(shù)據(jù)的下行傳輸與上述過程相反，不再贅述,，系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,。

　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1上位機(jī)設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)包括實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和歷史數(shù)據(jù)庫兩部分。

　　實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)選用Wonderware公司的InTouch系統(tǒng),，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：系統(tǒng)管理功能,；數(shù)據(jù)處理功能：包括數(shù)據(jù)查詢功能、數(shù)據(jù)存儲功能,、數(shù)據(jù)定時(shí)上報(bào)功能,；告警功能：包括實(shí)時(shí)響應(yīng)功能、告警聯(lián)動處理功能,、告警設(shè)置功能,、告警確認(rèn)功能,、告警存儲功能,，操作控制功能，歷史數(shù)據(jù)庫選用Wonderware公司的IndustrialSQLServer,，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),、報(bào)表功能、歷史數(shù)據(jù)查詢功能,、歷史數(shù)據(jù)曲線圖,、打印功能。

　　3.2下位機(jī)設(shè)計(jì)

　　下位機(jī)選用ABBAC31系列PLC,，包括CPU模塊和I/O模塊,，CPU接收一個(gè)或多個(gè)指定監(jiān)控中心對設(shè)備的操作控制命令，通過I/O模塊對有關(guān)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的操作控制動作,，并向監(jiān)控中心返回操作結(jié)果,下位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)采集功能,，數(shù)據(jù)查詢功能，定時(shí)上報(bào)功能，操作控制功能,。

　　3.3CDMA數(shù)據(jù)傳輸中斷

　　CDMA數(shù)據(jù)傳輸中斷選用深圳宏電技術(shù)開發(fā)有限公司的CDMAH7710DTU該終端具有如下特點(diǎn)：

（1）H7710DTU直接提供RS232/422/485接口,，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明、全雙工,、對等的數(shù)據(jù)傳輸通道,。
（2）普通GPRS/CDMAModem通常需要附著在PC機(jī)上虛擬撥號上網(wǎng)，利用PC機(jī)的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換,，H7710DTU內(nèi)置自動網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)議處理模塊,，無需后臺計(jì)算機(jī)支持。
（3）H7710DTU可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)-點(diǎn),、點(diǎn)-多點(diǎn),、中心-多點(diǎn)的對等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時(shí)延一般小于1s,。
（4）H7710DTU一開始就能自動附著到GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)上,，并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時(shí)收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù),。
（5）H7000移動數(shù)據(jù)通信可以不依賴于運(yùn)營商交換中心的數(shù)據(jù)接口設(shè)備,，通過Internet網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地的構(gòu)建覆蓋全中國的虛擬移動數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡(luò)。

　　CDMAH7710DTU在使用前必須設(shè)定出事參數(shù)：CDMA1X網(wǎng)絡(luò)登陸用戶名和密碼,，通信接口參數(shù),、通信服務(wù)器的固定IP地址和端口或者通信服務(wù)器的域名、DTU的在線工作方式等等,。

 　　3.4通信服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　通訊服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的樞紐,，主要實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議之間的數(shù)據(jù)傳輸，通信服務(wù)器的設(shè)計(jì)基于OPC標(biāo)準(zhǔn),，OPC可理解為過程控制的對象連接和嵌入（OLCforProcessControl）是在微軟操作系統(tǒng)下開發(fā)的用于應(yīng)用程序接口的一種技術(shù),，基于Client/Server模式，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的通訊,，在通訊服務(wù)器上需要裝3個(gè)軟件,；Wonderware公司的OPClink，IOServer公司的IOServer,，CDMAServer,。通訊服務(wù)器的工作過程及各軟件之間的管理如圖2所示。

　　下面分別講述通訊服務(wù)器上的3個(gè)通訊軟件的功能及應(yīng)用,。

　　3.4.1OPClink

　　OPClink是工作在Windows平臺下的應(yīng)用軟件,，主要作用是通過協(xié)議轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)OPC服務(wù)器和InTouch吳志劍的數(shù)據(jù)傳輸。OPCLink可以與現(xiàn)地或者遠(yuǎn)程的OPC服務(wù)器端軟件（如IOServer,，RSLinx）進(jìn)行連接,，他將InTouch的命令轉(zhuǎn)換成OPC協(xié)議然后發(fā)送到OPC服務(wù)器端軟件,，并從OPC服務(wù)器端軟件讀取數(shù)據(jù)，返回到InTouch,。同樣,，OPCLink也可以連接到現(xiàn)地或者遠(yuǎn)程的InTouch。

　　3.4.2 IOServer

　　IOServer的作用是實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議間的數(shù)據(jù)傳輸,，IOServer支持以下14種協(xié)議：Modbus協(xié)議,，AB協(xié)議、ASCII協(xié)議,、Courier協(xié)議,、DNP協(xié)議、GE協(xié)議,、HR6000協(xié)議,、IEC103協(xié)議、KingFisher協(xié)議,、LoopBack協(xié)議,、Melsec協(xié)議、Omron協(xié)議,、TI505協(xié)議,、UCA2協(xié)議。在本系統(tǒng)中,，ABBPLC采用的是Modbus協(xié)議,、因此，IOServer從CDMAServer上讀取ABBPLC的數(shù)據(jù),，并轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議,，傳送給OPCLink。

　　IOServer的配置主要包含以下3部分：

（1）Board（接口配置）：IOServer支持多種接口,，其中最常用的是TCP/IP和串口,，在配置接口的時(shí)候，需要定義所連接設(shè)備的協(xié)議,；
（2）OPCExplorer：提供內(nèi)部測試的平臺,，也可進(jìn)行數(shù)據(jù)觀察和監(jiān)視,。
（3）OPCGateway：允許基于不同協(xié)議的各OPC服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸,，以及IOServer和某個(gè)控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸。

　　3.4.3 CDMAServer

　　在本系統(tǒng)中,，使用VisualC++6.0編寫CDMAServer軟件,，CDMAServer作為整個(gè)系統(tǒng)的通訊樞紐，包括兩部分功能：與IOServer進(jìn)行通訊,，與DTU進(jìn)行通訊,。

　　CDMAServer與IOServer的通訊基于SOCKET編程,，采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行傳輸，需要設(shè)置端口和IP地址,，IOServer通過此端口和IP地址與CDMAServer建立通訊,。

　　CDMAServer和DTU之間的通訊使用開發(fā)包中動態(tài)庫wcomm_dll.dll，該文件包括和DTU通訊所需要的全部API函數(shù),，包括服務(wù)的啟動,、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收,、關(guān)閉服務(wù)等,。

　　OPCServer與DTU的通信設(shè)計(jì)是基于開發(fā)工具包的用戶程序接口,即動態(tài)鏈接庫cdmagprs.dll，該庫包括了與DTU通信所需要的全部API函數(shù),，例如：start_gprs_server：該函數(shù)用于啟動底層服務(wù),，服務(wù)啟動后和DTU通訊，啟動該服務(wù)后,，主窗口中要有響應(yīng)消息的函數(shù),，以便和底層服務(wù)通訊。

stop_gprs_server：停止服務(wù),；
do_read_proc：讀數(shù)據(jù),。底層服務(wù)接收到DTU發(fā)送的數(shù)據(jù)后，會向啟動服務(wù)函數(shù)中指定的DSC的窗口發(fā)送消息,，該窗口中的消息響應(yīng)函數(shù)應(yīng)立即調(diào)用讀數(shù)據(jù)函數(shù)將DBU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)讀出,；
do_send_user_data：向DTU發(fā)送數(shù)據(jù)；
da_close_one_user：關(guān)閉一個(gè)DTU終端,，令其下線,；
do_close_all_user：關(guān)閉所有的在線DTU終端，一般停止服務(wù)前執(zhí)行該API,。

　　由于Windows基于消息驅(qū)動的,，底層服務(wù)接收到遠(yuǎn)端DTU的數(shù)據(jù)后，會向啟動函數(shù)的窗口發(fā)送一個(gè)消息,，因此,，我們可以在程序中定義一個(gè)消息響應(yīng)函數(shù)來處理中心與DTU的數(shù)據(jù)傳輸，消息響應(yīng)函數(shù)中,，通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫中的數(shù)據(jù)接收函數(shù)和數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)來傳輸數(shù)據(jù),，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，調(diào)用關(guān)閉服務(wù)函數(shù)來結(jié)束通訊,。

　　4實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

　　實(shí)驗(yàn)步驟如下：

　?。?）設(shè)置DTU主要參數(shù)：

DTU身份識別碼：139********
在線報(bào)告時(shí)間間隔：40s
本地通訊端口：5001
最大傳輸包長：1000B
主DSCIP地址：219.229.3.24

 　　（2）在CDMAServer上添加用戶,，如圖3所示,，其中終端端口與DTU上設(shè)置一致,，為5001。網(wǎng)關(guān)出口端口,，即CDMAServer與IOServer連接端口設(shè)置為5002,。

　　（3）在IOServer上添加端口與設(shè)備,，如圖4所示,，在本系統(tǒng)中，由于IOServer和CDMAServer裝在同一臺機(jī)子上,，因此IP地址設(shè)為127.0.0.1,，端口號與CDMAServer提供的端口對應(yīng)，即5002,。

　　經(jīng)過上述步驟,，已建立起IOServer和DTU之間的通訊，接下去只需要IOServer和OPCLink上配置具體的Group和Item即可,，在此不再贅述,。

　　本系統(tǒng)已應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目，與有線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比,，本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）降低了通訊線路的建設(shè)成本和維護(hù)成本,；
（2）提高了系統(tǒng)的靈活性，監(jiān)控范圍不受地域限制,，節(jié)點(diǎn)控制目標(biāo)可以任意擴(kuò)充,。
（3）通訊線路比較穩(wěn)定，不易發(fā)生通訊故障,，就算出現(xiàn)問題,，也能迅速發(fā)現(xiàn)和排除。

　　5結(jié)論

　　相信隨著CDMA無線通信的高速發(fā)展和3G牌照的發(fā)布,，必將引領(lǐng)無線通訊的潮流,，而基于CDMA無線通信的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，將會有更加廣泛的應(yīng)用,。