新型無線測控通訊網在遠程測控中的應用

摘 要:描述了無線測控網系統的來源，主要定位技術及其特點，并在此基礎上具體介紹了其遠程測控中的應用。

關鍵詞:無線測控網定位技術

中圖分類號:TP8文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0008-02

1 無線測控網的來源

無線測控網源于以色列的Ituran定位測控系統。Ituran系統最早是1990年由以色列Air Touch-Teletrac和Tadiran Telematics 公司投資1.5億美元開發的軍用無線定位測控系統。1995年Tadiran Telematics公司成立全資子公司Telematics Wireless，繼續開發其應用功能，1997年開始在以色列軍隊和警察保安部隊試用，經過5年的軍隊和警察保安部隊試用，證明該系統是穩定、可靠的定位測控數據通信系統，2002年開始推廣到民用。目前Ituran定位測控系統，已經發展成為一個大型定位、保安、車輛監控、交通調度和數據通信的地面定位、測控通信網。

2 無線測控網的系統架構

無線測控網由網絡控制中心、基站、移動終端和客戶指揮中心四部分組成，圖1。

該系統采用直接序列擴頻(DSSS)通信技術和到達時間差異定位技術(TDOA)，可通過自動和人工操作等方式實現實時定位和雙向數據通信功能。

TDOA定位技術是一種基于反向鏈路的定位方法，通過檢測終端信號到達幾個基站的時間差來確定終端的位置，終端必定位于以兩個基站為焦點的雙曲線方程上，確定終端的二維位置坐標需要建立兩個以上雙曲線方程，也就是說需要至少三個以上的基站接收到終端信號，而兩個雙曲線的交點即為移動臺的二維位置坐標。TDOA方法不要求知道信號傳播的具體時間，還可以消除或減少在所有接收機上由于信道產生的共同誤差，定位精度較高。

無線測控網利用最少四基站測量到的接受時間，分別計算到達時間差異(TDOA)，初步計算出終端的位置，最終通過濾波估計和數據處理來精確定位，終端的定位數據可以從控制中心傳送給不同的用戶，如車隊管理者，上行發射還可以通過探測到某些特定的事件而觸發，如車輛警報系統的啟動，應急按鈕或任何其它傳感器的啟動等，只要預先對移動終端進行編程即可。

3 無線測控網在遠程測控中的應用

無線測控網在遠程測控中的應用范圍非常廣泛，下面簡單介紹下其在燃氣管網遠程測控調度SCADA系統的應用。

燃氣管網遠程測控調度系統結構圖如圖2所示:

由調度中心、無線測控網絡、遠程終端單元(RTU)幾個部分組成

(1)無線測控終端:無線測控終端分散用于各個燃氣管網的遙測點上，主要由無線測控智能模塊、電源、PLC的CPU及各種I/O模板及后備電池、機箱等幾部分組成。

無線測控終端與現場設備的開關量、模擬量信號相連，進行數據采集、處理、存儲并通過無線測控網絡與調度中心傳送數據，接收并執行上位機的命令。

無線測控終端基本功能:

①無需監控中心控制，可自行進行測量，并保存累積數據系統;

②具有實時時鐘功能(可通過監控中心設定校準)，采集到的數據以時間為順序，以5分鐘/每次的密度，能在終端存儲一天的歷史數據，程序、參數、歷史數據具有掉電保護功能;

③定時上報:把從儀表采集到的數據，以定時(整5分鐘報一次)方式上報;

④實現數據點播:可以響應各監控中心發出的查詢請求，將實時時刻或歷史時刻的數據發給監控中心，數據可發給多個監控中心;

⑤輸入信號損壞時發出報警信息;

⑥當系統上電復位，或系統運行、通信發生異常死機復位(看門狗復位)時，系統根據復位類型不同進行復位處理，保證系統正常工作。

⑦可為一次儀表(兩線制，三線制)提供24V電源，具有一次表供電功能。

(2)無線測控網絡:燃氣管網各種狀態信號數據的匯總使用上海地面無線測控網作為傳輸通道。由無線測控終端采集的數據，傳遞到無線測控網網絡控制中心。

(3)燃氣控制調度中心:搭建在遠端的燃氣管網控制調度平臺通過有線專網連接到無線測控網網絡控制中心服務器，實時提取各種監控數據，然后進行分析處理。監控平臺的操作員由內部局域網連接到燃氣管網監控數據庫，進行遠程管理，向無線測控終端下發配置信息、控制信息，及接收下位機上報的數據及告警信息，同時對采集的數據進行管理，提供查詢、統計、報表等功能。相關管理部門可以通過Internet連接到系統監控平臺，經過網絡防火墻的安全把關，以及相應的用戶權限設置，遠程登錄訪問監控數據庫，即可查看所有監控點的實時數據和存儲的任何時間段的歷史數據。

以無線測控網為基礎，結合有線專網的燃氣管網監控網絡，具有他網無法比擬的優勢:

①專網專用，沒有網絡高峰時期的系統堵塞，數據傳輸效率高，并且抵御網絡攻擊能力強。與無線公網相比，使用市面上的干擾器均無法干擾，無法從技術上進行監控設備屏蔽。

②與純有線網相比，減少線路破壞的概率;由于無線測控網的特殊性，不會出現節點機房掉線而導致消息無法傳輸的情況，無線測控網即使出現某個基站中斷，其他基站仍然可以進行數據傳輸。

4 結語

前面僅僅舉了無線測控網在燃氣管網遠程控制系統中的簡單應用，無線測控網不僅僅在遠程控制方面，同時在無線定位方面也具有非常大的優勢，同時還是提供了雙向的數據通信，因此還能夠提供更多、更豐富的定位業務和應用。無線測控網已經在上海，北京，廣州三個大型城市建成，還將在其他城市逐步推廣。