基于无线网络技术的数据采集监控系统

张平

【摘要】 数据采集是获得信息的基本手段。随着科技的发展，数据采集技术已经成为了信息科学十分重要的一个分支，它是以微型计算机、信息测量和及时处理等多个技术为基础形成的综合性的应用技术。论文以国内某天然气管线的一座普通阀室的数据采集和监控为例，基于无线网络和电信基带传输，从工作原理、软件的设计、硬件的设计三方面提出数据采集监控系统的设计。

【关键词】 无线网络技术 数据采集 监控

一、引言

数据采集是获得信息的基本手段。随着科技的发展，数据采集技术已经成为了信息科学十分重要的一个分支，它是以微型計算机、信息测量和及时处理等多个技术为基础形成的综合性的应用技术[1]。与传统数据采集监控系统对比，借助无线网络技术的远程数据采集监控系统具有不受时间、环境等因素影响的优势，能做到免维护、可靠性高。尤其是在服务器端和现场仪表端距离相对较远，或者因为改扩建空间狭小不便于使用物理介质传输时，其优越性更加凸显。目前，随着计算机通信技术的飞速发展，无线网络技术的数据采集监控系统在各行业得到了广泛应用。

二、数据采集监控系统的设计

针对天然气管线单个线路截断阀室数据较少但阀室多且分布范围较大的特点，设计基于无线网络技术的数据采集监控系统，力求达到开发简单、成本低廉、维护方便、共享性高的要求。

1.工作原理。数据采集器、协议转换器、无线传输DTU以及数据采集监控服务器共同构成了数据采集监控系统。其中，数据采集监控器将现场采集的温度、压力、阀位状态等管线运行参数通过硬线接入的方式进行采集，经过由自身携带的串口转换设备进行协议转换，使用Modbus协议输入至现场安装的无线传输设备RTU，经过电信信道上传至数据采集监控服务器。在服务器侧增设监控画面，可以反映出现场工艺状态，必要时组态报警画面。当现场出现工艺流程异常时及时提示管理人员。

2.软件的设计。基于无线网络技术的数据采集监控系统的软件设计利用了C /S这一模式。数据采集控制器是为客户端，用微型CPU作为处理器，这一CPU在处理数据上的能力以及数据方面都有局限，例如采集控制器分散分布、数量多。所以，在对数据采集监控系统进行设计时，应对关键的、主要的功能加以集成，以便及时对有限数据加以处理。数据采集监控器则作为服务器，常采用PC 机，这样可以提升数据处理的能力[2]。所以，对数据采集监控服务器进行设计时，要考虑承担多个数据及时接收、处理和储存转发任务，因此这一结构即是特殊的瘦 客户机/胖服务器。基于无线网络技的数据采集监控系统完完全全利用TCP /IP 协议实现相关数据的通信。在系统中，数据采集监控器，即客户机和数据采集监控服务器二者实现通信的信息数据包则是以采集监控系统网络通信协议来加以定义[3]。这一系统涉及的数据监控采集器是现场数据采集模块和无线上传模块，因为系统需要连续运行，在供电续航方面需提供完整可靠的保障。考虑到油气管线阀室地理位置一般比较偏僻，而系统功率有限。采用直供民用电的方式则加大了建设投资，系统设计采用“太阳能充电+蓄电池”的续航方式对系统供电。当天气晴好时，太阳能电池板发电，天气较差或者太阳能电池功率较低时自动切换至蓄电池供电。同时数据采集器实时采集蓄电池的续航能力和剩余电量传至服务器，以便网络维护人员能在电量不足时及时采取应急措施，最终确保系统的正常工作。

3.硬件的设计。数据采集监控服务器以及数据监控采集器两部分，构成了基于无线网络技术的书监控采集系统。系统设计方案如下： 用 S3C241作为硬件设备，利用PCMCIA接口与无线网卡进行连接，而采用了美国软件公司802.11b标准的MA401无线网卡。利用了无线接入点AP和现场的局域网连接，而PC 机（即数据采集服务器）也同时与现场局域网连接，在此基础上，数据采集监控器就能按系统中设计的网络通讯协议实现无线通信。而这一系统方案运用到的为802.11b无线技术，这一无线网络最突出的优势是具有较高兼容性。

三、结语

根据国内油气管线的建设情况，在长输管线的阀室里采集监控的数据有两个主要特征，一是阀室地点分散且偏僻，二是数据采集量较少。若采用敷设光缆通信设备或利用其他有线的电子通信电路，投资成本将会大大增加。这一方案还从现实出发提出了基于无线网络技术的数据采集监控系统的设计方案，，利用以太网 +802. 11b无线网络技术并且将服务器和采集器加以分离，一定程度上提升系统的适应性和灵活性，能够进行数据监控服务器和采集器同其他数据系统进行通信，能满足大量数据采集、多系统间数据传输等情况。

参 考 文 献

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