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摘 要:描述了无线测控网系统的来源,主要定位技術及其特点,并在此基础上具体介绍了其远程测控中的应用。
关键词:无线测控网定位技术
中图分类号:TP8 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0008-02
1 无线测控网的来源
无线测控网源于以色列的Ituran定位测控系统。Ituran系统最早是1990年由以色列Air Touch-Teletrac和Tadiran Telematics 公司投资1.5亿美元开发的军用无线定位测控系统。1995年Tadiran Telematics公司成立全资子公司Telematics Wireless,继续开发其应用功能,1997年开始在以色列军队和警察保安部队试用,经过5年的军队和警察保安部队试用,证明该系统是稳定、可靠的定位测控数据通信系统,2002年开始推广到民用。目前Ituran定位测控系统,已经发展成为一个大型定位、保安、车辆监控、交通调度和数据通信的地面定位、测控通信网。
2 无线测控网的系统架构
无线测控网由网络控制中心、基站、移动终端和客户指挥中心四部分组成，图1。
该系统采用直接序列扩频(DSSS)通信技术和到达时间差异定位技术(TDOA),可通过自动和人工操作等方式实现实时定位和双向数据通信功能。
TDOA定位技术是一种基于反向链路的定位方法,通过检测终端信号到达几个基站的时间差来确定终端的位置,终端必定位于以两个基站为焦点的双曲线方程上,确定终端的二维位置坐标需要建立两个以上双曲线方程,也就是说需要至少三个以上的基站接收到终端信号,而两个双曲线的交点即为移动台的二维位置坐标。TDOA方法不要求知道信号传播的具体时间,还可以消除或减少在所有接收机上由于信道产生的共同误差,定位精度较高。
无线测控网利用最少四基站测量到的接受时间,分别计算到达时间差异(TDOA),初步计算出终端的位置,最终通过滤波估计和数据处理来精确定位,终端的定位数据可以从控制中心传送给不同的用户,如车队管理者,上行发射还可以通过探测到某些特定的事件而触发,如车辆警报系统的启动,应急按钮或任何其它传感器的启动等,只要预先对移动终端进行编程即可。
3 无线测控网在远程测控中的应用
无线测控网在远程测控中的应用范围非常广泛,下面简单介绍下其在燃气管网远程测控调度SCADA系统的应用。
燃气管网远程测控调度系统结构图如图2所示:
由调度中心、无线测控网络、远程终端单元(RTU)几个部分组成
(1)无线测控终端:无线测控终端分散用于各个燃气管网的遥测点上,主要由无线测控智能模块、电源、PLC的CPU及各种I/O模板及后备电池、机箱等几部分组成。
无线测控终端与现场设备的开关量、模拟量信号相连,进行数据采集、处理、存储并通过无线测控网络与调度中心传送数据,接收并执行上位机的命令。
无线测控终端基本功能:
①无需监控中心控制,可自行进行测量,并保存累积数据系统;
②具有实时时钟功能(可通过监控中心设定校准),采集到的数据以时间为顺序,以5分钟/每次的密度,能在终端存储一天的历史数据,程序、参数、历史数据具有掉电保护功能;
③定时上报:把从仪表采集到的数据,以定时(整5分钟报一次)方式上报;
④实现数据点播:可以响应各监控中心发出的查询请求,将实时时刻或历史时刻的数据发给监控中心,数据可发给多个监控中心;
⑤输入信号损坏时发出报警信息;
⑥当系统上电复位,或系统运行、通信发生异常死机复位(看门狗复位)时,系统根据复位类型不同进行复位处理,保证系统正常工作。
⑦可为一次仪表(两线制,三线制)提供24V电源,具有一次表供电功能。
(2)无线测控网络:燃气管网各种状态信号数据的汇总使用上海地面无线测控网作为传输通道。由无线测控终端采集的数据,传递到无线测控网网络控制中心。
(3)燃气控制调度中心:搭建在远端的燃气管网控制调度平台通过有线专网连接到无线测控网网络控制中心服务器,实时提取各种监控数据,然后进行分析处理。监控平台的操作员由内部局域网连接到燃气管网监控数据库,进行远程管理,向无线测控终端下发配置信息、控制信息,及接收下位机上报的数据及告警信息,同时对采集的数据进行管理,提供查询、统计、报表等功能。相关管理部门可以通过Internet连接到系统监控平台,经过网络防火墙的安全把关,以及相应的用户权限设置,远程登录访问监控数据库,即可查看所有监控点的实时数据和存储的任何时间段的历史数据。
以无线测控网为基础,结合有线专网的燃气管网监控网络,具有他网无法比拟的优势:
①专网专用,没有网络高峰时期的系统堵塞,数据传输效率高,并且抵御网络攻击能力强。与无线公网相比,使用市面上的干扰器均无法干扰,无法从技术上进行监控设备屏蔽。
②与纯有线网相比,减少线路破坏的概率;由于无线测控网的特殊性,不会出现节点机房掉线而导致消息无法传输的情况,无线测控网即使出现某个基站中断,其他基站仍然可以进行数据传输。
4 结语
前面仅仅举了无线测控网在燃气管网远程控制系统中的简单应用,无线测控网不仅仅在远程控制方面,同时在无线定位方面也具有非常大的优势,同时还是提供了双向的数据通信,因此还能够提供更多、更丰富的定位业务和应用。无线测控网已经在上海,北京,广州三个大型城市建成,还将在其他城市逐步推广。
关键词:无线测控网定位技术
中图分类号:TP8 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0008-02
1 无线测控网的来源
无线测控网源于以色列的Ituran定位测控系统。Ituran系统最早是1990年由以色列Air Touch-Teletrac和Tadiran Telematics 公司投资1.5亿美元开发的军用无线定位测控系统。1995年Tadiran Telematics公司成立全资子公司Telematics Wireless,继续开发其应用功能,1997年开始在以色列军队和警察保安部队试用,经过5年的军队和警察保安部队试用,证明该系统是稳定、可靠的定位测控数据通信系统,2002年开始推广到民用。目前Ituran定位测控系统,已经发展成为一个大型定位、保安、车辆监控、交通调度和数据通信的地面定位、测控通信网。
2 无线测控网的系统架构
无线测控网由网络控制中心、基站、移动终端和客户指挥中心四部分组成，图1。
该系统采用直接序列扩频(DSSS)通信技术和到达时间差异定位技术(TDOA),可通过自动和人工操作等方式实现实时定位和双向数据通信功能。
TDOA定位技术是一种基于反向链路的定位方法,通过检测终端信号到达几个基站的时间差来确定终端的位置,终端必定位于以两个基站为焦点的双曲线方程上,确定终端的二维位置坐标需要建立两个以上双曲线方程,也就是说需要至少三个以上的基站接收到终端信号,而两个双曲线的交点即为移动台的二维位置坐标。TDOA方法不要求知道信号传播的具体时间,还可以消除或减少在所有接收机上由于信道产生的共同误差,定位精度较高。
无线测控网利用最少四基站测量到的接受时间,分别计算到达时间差异(TDOA),初步计算出终端的位置,最终通过滤波估计和数据处理来精确定位,终端的定位数据可以从控制中心传送给不同的用户,如车队管理者,上行发射还可以通过探测到某些特定的事件而触发,如车辆警报系统的启动,应急按钮或任何其它传感器的启动等,只要预先对移动终端进行编程即可。
3 无线测控网在远程测控中的应用
无线测控网在远程测控中的应用范围非常广泛,下面简单介绍下其在燃气管网远程测控调度SCADA系统的应用。
燃气管网远程测控调度系统结构图如图2所示:
由调度中心、无线测控网络、远程终端单元(RTU)几个部分组成
(1)无线测控终端:无线测控终端分散用于各个燃气管网的遥测点上,主要由无线测控智能模块、电源、PLC的CPU及各种I/O模板及后备电池、机箱等几部分组成。
无线测控终端与现场设备的开关量、模拟量信号相连,进行数据采集、处理、存储并通过无线测控网络与调度中心传送数据,接收并执行上位机的命令。
无线测控终端基本功能:
①无需监控中心控制,可自行进行测量,并保存累积数据系统;
②具有实时时钟功能(可通过监控中心设定校准),采集到的数据以时间为顺序,以5分钟/每次的密度,能在终端存储一天的历史数据,程序、参数、历史数据具有掉电保护功能;
③定时上报:把从仪表采集到的数据,以定时(整5分钟报一次)方式上报;
④实现数据点播:可以响应各监控中心发出的查询请求,将实时时刻或历史时刻的数据发给监控中心,数据可发给多个监控中心;
⑤输入信号损坏时发出报警信息;
⑥当系统上电复位,或系统运行、通信发生异常死机复位(看门狗复位)时,系统根据复位类型不同进行复位处理,保证系统正常工作。
⑦可为一次仪表(两线制,三线制)提供24V电源,具有一次表供电功能。
(2)无线测控网络:燃气管网各种状态信号数据的汇总使用上海地面无线测控网作为传输通道。由无线测控终端采集的数据,传递到无线测控网网络控制中心。
(3)燃气控制调度中心:搭建在远端的燃气管网控制调度平台通过有线专网连接到无线测控网网络控制中心服务器,实时提取各种监控数据,然后进行分析处理。监控平台的操作员由内部局域网连接到燃气管网监控数据库,进行远程管理,向无线测控终端下发配置信息、控制信息,及接收下位机上报的数据及告警信息,同时对采集的数据进行管理,提供查询、统计、报表等功能。相关管理部门可以通过Internet连接到系统监控平台,经过网络防火墙的安全把关,以及相应的用户权限设置,远程登录访问监控数据库,即可查看所有监控点的实时数据和存储的任何时间段的历史数据。
以无线测控网为基础,结合有线专网的燃气管网监控网络,具有他网无法比拟的优势:
①专网专用,没有网络高峰时期的系统堵塞,数据传输效率高,并且抵御网络攻击能力强。与无线公网相比,使用市面上的干扰器均无法干扰,无法从技术上进行监控设备屏蔽。
②与纯有线网相比,减少线路破坏的概率;由于无线测控网的特殊性,不会出现节点机房掉线而导致消息无法传输的情况,无线测控网即使出现某个基站中断,其他基站仍然可以进行数据传输。
4 结语
前面仅仅举了无线测控网在燃气管网远程控制系统中的简单应用,无线测控网不仅仅在远程控制方面,同时在无线定位方面也具有非常大的优势,同时还是提供了双向的数据通信,因此还能够提供更多、更丰富的定位业务和应用。无线测控网已经在上海,北京,广州三个大型城市建成,还将在其他城市逐步推广。