远程监控技术及应用

基于PSTN的远程监控技术的研究及应用1目录1.引言………………………………………………………………………11.1远程监控技术及应用………………………………………………11.2远程监控技术的现状及发展………………………………………21.3课题的研究内容……………………………………………………32.远程监控技术……………………………………………………………42.1远程监控的一般结构及关键技术…………………………………42.2PSTN通信网络………………………………………………………62.2.1常见的通信网络………………………………………………62.2.2PSTN网络的通信………………………………………………82.3串行通信技术………………………………………………………92.3.1数据传送………………………………………………………92.3.2通信的种类……………………………………………………92.3.3串行通信………………………………………………………102.4数据的存储与管理技术……………………………………………112.5编程技术……………………………………………………………143.给予PSTN的变电所远程监控系统……………………………………163.1变电所远程监测系统结构设计……………………………………163.2调制解调器及AT指令………………………………………………173.2.1调制解调器……………………………………………………173.2.2AT命令…………………………………………………………193.3软件功能设计………………………………………………………203.4数据的存储与管理技术……………………………………………243.4.1Access数据库简介……………………………………………243.4.2数据库的设计…………………………………………………253.4.3VB与Access数据库的连接……………………………………273.5通信程序的设计………………………………………………………333.5.1串行通信端口及其初始化………………………………………333.5.2通信协议设计……………………………………………………363.5.3通信过程的设计…………………………………………………393.5.4辅助界面的设计…………………………………………………474.结论………………………………………………………………………49参考文献…………………………………………………………………51基于PSTN的远程监控技术的研究及应用2摘要远程监控可以对多个监测站同时进行远距离的通信，公用电话网（PSTN）是目前应用比较广泛的一种通信网络，是实现远程监测的一种方便、实用的通信信道。论文分析了远程监控系统的一般结构和通过PSTN实现数据传送的原理，针对终端变电站的监测，设计了远程监测的硬件和软件部分。设计中采用调制解调器作为连接PSTN和监测计算机的硬件设备，实现数字信号和模拟信号间的转换；Access用于管理系统所使用的数据库，并使用VB软件开发应用程序。研究表明，利用PSTN实现变电所的远程监控具有易于实现、使用起来方便灵活、成本低的优点。对于提高变电所生产管理自动化水平具有很高的实用性。关键词：远程监控PSTN变电所1.引言1.1远程监控技术及应用在自动化领域，人们总是希望用机器来代替人做某些事情，尤其是大量简单的重复性的操作，或是危险的工作。但是机器无论多先进，能帮人们多大的忙，它还是有可能会失控的，因此还是需要有相应的设备来监视这些机器的工作情况，这就是所谓的监控。在监测的范围较大，或监控点较多的情况下，就需要把监控工作分散进行，然后再进行集中管理，这就是所谓的分布式监控。[1]当要监测的站点较多，且分布不集中时，可以采用远程监控技术，即：将总控制中心设在其他地方，各监测站还是采用分布式监测技术，再采用一定的通信方式将总控制中心计算机和各监测站计算机联系起来。基于PSTN的远程监控技术的研究及应用3远程监控技术主要应用于监测站分布广泛的情况。当一个系统包括若干个子系统，且各子系统分布不集中时，采用这种技术尤为广泛。若每个监测点都派有专人看守，或是配人到处查看，肯定要消耗大量的人力物力，倘若发生意外情况却又无法及时报告给主管人员，耽误了决策的最佳时间，那将会带来严重的后果，轻者影响生产的正常进行，重者可能造成人员伤亡。可见，对于这种监测站分布广泛的情况，有必要用监测器来代替人的工作，监视机器的工作情况，并将这些时时资料传送到控制中心的计算机上，人们只要坐在办公室里就可以查看各个监测点的工作情况，此外，再借助一定的通信手段，人们完全可以把办公室搬到远离厂区的地方，并且可以随时查看当前，甚至以前的关于系统工作情况的数据资料。从上面对远程监控技术的简单介绍我们可以看出来，采用远程监控技术可以大大降低人们的工作量，节约了成本，还可以实现自动化的管理，使得我们可以把更多的精力放在需要的地方，不必为了监视机器的工作而浪费大量的人力物力。这对于生产的自动化和生产效率的提高有很大的作用。1.2远程监控技术的现状及发展远程监控技术目前主要应用于石油、化工、水处理、工业锅炉等众多的工业场所。远程监控技术主要包括两部分：一是主控制中心计算机与监测站计算机的通信过程；二是各监测站和其监测点的通信。监测站和其监测点的通信是把用传感器、转换器等芯片器件检测到的数据传到监测站。一般来说，是采用专用的通信线路或是总线将数据传送到监测站计算机的。当它们之间的距离较近时，通信线路可以选择比较便宜的，当它们之间的距离较远时，就要考虑选择价格稍微贵点，但是通信质量较好的通信线路。在具体的实现过程中，我们还要编写通信程序，进行软硬件设计，解决采取什么样的方法通信、发送数据的方式、接收数据的方式、如何基于PSTN的远程监控技术的研究及应用4管理这些数据等问题。监测站和主控制中心计算机的通信方式可以分为命令式和轮询式。轮询式是指监测站1～监测站n按一定的算法轮流不停的向总控制中心计算机发送数据，总控制中心计算机负责接收和管理这些数据，但是它无法主动和各监测站联系，只能被动的接收。命令式可以实现总控制中心计算机和监测站计算机的相互通信，两者可以通过问答方式来实现通信，总控制中心计算机是发问方，可以任何时刻提出和任何一个监测站的通信，可以要求监测站提供其需要的数据，具有很强的灵活性。无论是命令式还是轮询式的通信，在其具体的实现过程中，都要涉及到用软件编程来实现通信功能。目前的远程通信技术还存在着一些不足之处，比如，在通信方式上，无论是命令式还是轮询式都不能很好的实现总控制中心计算机和监测站的通信，如果能使它们实现互通式的通信，即：任何时刻两者都可以相互通信，不在存在必须有一方主动提出通信才可以进行通信，这样可以大大增强系统工作的灵活性，及时性。虽然说如果一直让主控制中心计算机和监测站计算机之间保持通信关系就可以使双方随时通信，但是这就会大量增加通信费用。所以如何实现双方智能化的通信，是今后的一个重要研究方向。在通信网络方面，目前的几种选择都存在着不足之处，有的传输距离有限，有的传输质量不好，有的通信费用太高等等。人们都在努力寻找更好的技术来使远程通信技术更加完善，最终可以实现低成本、高性能的远程监控系统。1.3课题的研究内容下面以徐州铁路分局给水所变电所为例，把远程监控系统运用在变电所的运行管理中。由前面的介绍我们可以看出来，整个远程监控系统是很复杂的。因此，这里仅介绍一个监测站和主控制中心计算机间的点到点的连接通基于PSTN的远程监控技术的研究及应用5信问题，通过这个最简单的监控系统，来说明远程监控系统的工作情况。如何将两个相距较远的计算机连接起来是实现远程通信的核心。通过借助一定的通信网络可以实现其连接，比如：PSTN网络，它可以实现远距离的通信，其实现简单成本低。我们使用VB软件和数据库编程技术可以设计出远程监控的通信软件。论文将在以下几方面进行设计研究：⑴远程监控的一般结构⑵PSTN网络通信的特点⑶调制解调器的作用⑷串行通信的过程⑸数据的存储和管理技术⑹远程通信过程2.远程监控技术2.1远程监控的一般结构及关键技术远程监控系统一般是由总控制中心计算机、监测站计算机、调制解调器、通信网络以及设备间的连接线路等组成的。图2.1就是一个简单的远程监控系统的结构图。PSTN网络主控制中心PC调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器……主控制中心计算机监测站计算监测站计算监测站计算主控制中心PC主控制中心PC主控制中心PCPSTN基于PSTN的远程监控技术的研究及应用6图2.1远程监控系统结构图从上图可以看到，要实现远程通信，我们应该考虑的问题有，主控制中心计算机和调制解调器之间的连接（监测站计算机和调制解调器的连接也是一样的方式）；调制解调器和通信网络的连接；调制解调器是怎样工作的；通信网络的选择；监测站计算机和主控制中心计算机如何实现通信（通信协议问题）；以及数据的管理问题，监测得到的数据应该采取相对的处理措施，作好保存工作，方便随时查看。远程监控技术涉及到的几个关键技术在前面对远程监控的介绍中已经有了初步的介绍，下面将具体的分析远程监控的过程，看看远程通信是怎样实现的。下面以单监测站为例来介绍它和总控制中心的通信过程：首先，各监测点把数据送到监测站，监测站应该先把数据进行保存，然后进行分析，若测得的数据超过了限度，要能够报警，由于监测的数据量较多，还有为了方便随时查看调用，应该把数据保存在数据库中，这样可以较好的管理数据。监测站的计算机可以查看数据、打印数据、进行报警处理、实现工作记录等常见的一些功能。监测站这里可以独立的工作，工作人员可以通过监测站的计算机监视和管理个监测点的工作情况。主控制中心的作用主要作用在于，它可以在监测站以外的任何地方，随时和监测站的计算机取得联系，获得想要的数据资料，比如在家里也可以实现与监测站的连接。当主控制中心计算机想和监测站取得联系时，它可以通过调制解调器进行拨号，通过通信网络的传输连接到监测站，通过调制解调基于PSTN的远程监控技术的研究及应用7器再连接到监测站计算机，调制解调器可以实现数字信号和模拟信号的转换，通信网络中传输的是模拟信号，计算机中运行的都是数字信号，这个拨号过程是很重要的，因为我们要根据所拨的号码才能找到相应的监测站。每个监测站都应该有唯一的一个可以和其他监测站区分的号码，比如可以是电话号码，还可以是手机号码等等。调制解调器还负责拨号的工作。然后，当主控制中心计算机和监测站计算机建立连接了，两者要进行通话，比如主控制中心计算机要求传送当天的数据，监测站要能够正确的接收到这个命令，并把当天的数据传回去，接收数据的主控制中心计算机也能正确的接受数据，并做出相应的数据处理。或者当监测站计算机主动发送数据给主控制中心计算机时，主控制中心计算机要能知道发送的是哪些参数的数据以及是什么时候的监测值，并且要能及时的存储数据。这里面就是一个通信协议的制定问题，要定义一个双方都能遵守和应用的通信协议，在通信过程中，双方都按照这个协议进行通信，这样才能实现有效的控制。最后，主控制中心计算机中也要有数据管理功能、分析数据、打印报表等功能。这个和监测站计算机的功能基本相似。下面我们可以根据上面的简单介绍，来具体的分析一下远程监控的各关键技术。2.2PSTN通信网络2.2.1常见的通信网络通信网络的选择实际上就是在现有的通信媒介中选择一种适合远程监控需求的媒介。目前常见的通信媒介主要有：有线方式和无线方式。有线传输又包括：光纤通信、电力线的载波传输、电话网PSTN传输、专线传输等。无线传输主要是指：卫星通信、移动通信等。光纤通信的研究工作在我国的起步较早，在70年代初就已经开始了研究基于PSTN的远程监控技术的研究及应用8工作。光纤通信是利用光导纤维传送信息的光波通信技术。其载波位于电磁波谱的近红外区，频率非常高且范围宽，因而通信容量极大。一条光纤可以同时传送100亿对电话或1000万套电视，实际上已能作到的光纤系统通信容量是高频同轴电缆的1