通信与环境监测（精选十篇）
通信与环境监测 篇1
为了有效提升世界各地的抢险救灾能力, 保障人民的生命安全和个人财产, 建立快速响应, 科学高效的应急通信指挥网络是十分必要的。现阶段固定网络及移动通信网络的抗毁能力较差, 而高端的卫星通信设备经济投入较高, 这在一定程度上影响了应急通信指挥网络的建设和运行。短波通信具有较长的发展历程, 系统模式相对完善, 操作经验较为丰富, 而且具备抗毁能力强, 安装便捷、反应迅速、运行成本低、通信距离远等特点, 是应急通信系统的重要组成部分。
1 短波通信概述
短波通信是无线电通信系统中重要的通信方式, 其频率范围在3~30M Hz之间, 波长在50~10米之间。短波通信进行电波发射时需要经过电离层的反射才能够到达相关接受设备, 能够实现远距离通信, 也是目前进行远程通信的重要手段。在社会快速发展的背景之下, 各种更加先进的通信设备不断出现, 但短波技术因其自身具备安装便捷、反应迅速、运行成本低廉、通信距离较远等特点, 依然广泛应用于电话、广播和低速传真通信等方面。
短波通信是现阶段唯一不受有源中继体和网络通信制约的远程通信手段。在各种自然灾害和突发事故中发挥重要的通信作用, 而且在相对偏远的地区, 短波通信更是人民生产生活中主要的通信方式。与卫星通信、超波或地面微波等通信方式相比, 短波通信的建设、维护及运行成本较低、通信距离远、易于普及、抗毁能力强、通信方式灵活、组网方便快捷、适应各种环境条件。
短波通信在进行电波传输时, 天波与地波的距离之间会产生一定的通信盲区, 通信盲区内很难形成稳定的通信信号。短波通信系统中不同的传输天线和辐射性能所产生的通信盲区是不相同的, 通信盲区的存在使该区域的短波通信质量受到影响, 并且不利于该地区的应急通信指挥网络建设和完善。在当前环境下, 只有不断完善和建设短波通信系统, 尽量缩小通信盲区, 保障电波传输的质量和稳定性, 才能使短波通信在人们日常生产生活与突发事故中发挥其有效作用。通过延长地波的传播距离或缩短天波第一跳返回地面的距离, 可以缩短通信盲区, 保障通信质量。
2 短波通信应急通信指挥网络的重要性与建设
在当前环境下应急通信主要包含报警、预警、指挥调度、应急联动、政府通告等几个方面。在发生突发事件时, 政府需要进行应急联动发和指挥调度, 应用各种通信方式将指挥口令在第一时间上传下达。通常相关应急群体 (武警、消防、公安、交通等) 在指挥调度过程中会应用内部专业的通信指挥网络和通信工具, 这种相对规范的通信手段能够将内部的管理指挥系统合理流畅的串联在一起。因而短波通信应急通信网络的建设可以通过建立专用的应急通信网络、应用专业的通信手段来逐步实现和完善。随着我国应急通信指挥网络的不断建设, 目前国内常用的应急通信指挥系统包含应急卫星通信系统、公用无线通信系统、城市应急联动指挥调度系统、专用应急无线通信系统。在我国处理各种突发事件的过程中, 应急通信指挥系统发挥着及时传输信息的重要作用。
短波通信系统的构建十分简单, 电台、电源组及天线就可以构成以个基本的短波通信站, 两部或两部以上的电台就是一个完整的短波通信系统。在处理突发事件的过程中, 应用短波通信应急通信指挥网络可以实现远距离通信, 而且短波通信灵活的基站选配方式, 有利于保障通信质量的稳定和通信范围的灵活。短波通信的应急指挥网络适用于事故现场移动车载电台与区域中心指挥站之间的通信联络, 在实现远距离通信的同时能够满足省市范围或地区范围内的中、短程通信需求。
短波通信的应急通信指挥网络既可以选择固定基站进行指挥调度和信息传输, 还可以选择较为灵活的车载基站与其他电台或指挥台保持联络, 充分发挥短波通信机动性的优势, 对于野外或地理环境较为复杂的山区, 短波通信应急指挥网络是不可替代的通信指挥方式。随着科学技术的不断发展, 短波通信技术在世界范围内得到了更加广泛的应用, 各种新型电台和先进的科研技术逐步应用到短波通信应急通信指挥系统的建设之中。短波通信应急通信指挥网络主要向宽带传输、全面传播和无盲区的方向发展。
目前保障国民生命财产安全、维护社会安定团结是国家高度重视的问题, 在突发事故中, 选择能够适应各种复杂环境的通信手段是相关部门所面临的重要课题。短波通信应急通信指挥网络的建设对保障政令畅通、及时进行应急指挥调度具有重要意义。
3 总结
近年来短波通信应急通信指挥网络在地震、民防、气象、林业、交通、石油、公安等部门被作为主要的应急通信手段广泛应用。各种科学技术在短波通信领域的应用, 促进了短波通信系统的长足发展。在当前环境下建设现代化的短波通信应急通信指挥网络, 用短波通信技术改造和完善我国的无线通信网络, 能够有效提升应急群体应对突发事故的实践能力, 切实保障人民生活和财产安全, 减少国家的经济损失, 满足社会发展和时代进步对应急通信指挥网络的需要。
参考文献
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通信与环境监测 篇2
【关键词】 电力通信 监测技术 应用研究
随着我国经济快速发展，电力成为人们生活中必要的能源之一，对供电的需求也在不断增加。电力通信网络的建设保障了电力系统的安全稳定运行，但若是电力通信网出现问题，也会影响整个电网的正常运行，甚至可能造成恶劣的安全事故。因此如何通过科学地监测和管理，保证电力通信网正常运行，成为了目前电力系统和部门急需研究的重点课题。
一、通信监测系统硬件结构
监控系统主要由中心站和外围站两大部分组成。而监控系统的硬件结构包括了数据库服务器、监控工作站、数据采集器和一些外部设备。变电站的通信机房负责数据采集，并将各种数据传输到所在地的中心站，然后由中心站处理分站传输过来的数据，并回应设备的报警。数据库服务器处于中心机房，负责存储系统数据。服务器通过建造包含文件服务器、数据服务器、应用服务器三种功能的实时数据库，以此实时储存和处理网络数据。采用双机共享策略，实现系统的异地储存和备份。同时双机互相连通前，系统利用集群系统软件会提前备份数据，以此保障系统连续工作，从而加强了数据的安全性。两台服务器通过直接连接的方式，可以在主服务器出现故障的时候，自动切入备用服务器，保持正常运行。在监控工作站中，调度值班室内有设置设备报警功能和图形化操作系统，以便调度员随时监测和控制[1]。
二、通信监测系统应用软件
通信监测系统主要由实时数据库和管理数据库、三大应用平台以及若干个应用程序组成。
2.1实时数据库和管理数据库
实时数据库主要处理系统在线的实时数据，而管理数据库主要处理设备的历史数据和非实时数据等离线数据，进而发挥通信网信息的管理功能[2]。
2.2三大应用平台
三大应用平台分别为调度应用平台、图形数据平台和运行管理平台，通过这三个平台可以完成系统的运行监视、设备操作、矢量图形、数据查询。其中通过软件应用而发挥效果的功能有：（1）利用一台终端，对通信设备和电路的运行状况、设备性能指标参数等数据进行实时集中采集，及时发现问题并予以解决，从而保证通信电力的安全平稳运行。（2）为了短时间内捕捉信息，利用逐层点击、双击文本告警、自动推图、语音提示等方式，可以最大程度降低网络故障的定位时间，有效地提升了运行效率和通信网管理水平。（3）系统利用已获得的信息对故障原因进行分析，快速锁定故障的位置，并确定网络故障的影响程度，及时加以排除，以保障通信网的流畅。
三、通信监测技术在电力通信网中的应用
电力通信监测技术如今已经在很多地方的电力系统中都有应用，由此，电力通信监测技术也得到了长足的发展。通信监测技术在电力通信网中能够获得广泛的应用，主要是因为其具备了以下几个优点。
1、控制功能。通信监测技术中加载了控制功能，监控中心的操作人员能够随意对电网中变电站内的相关设备实施远程操控。例如，工作人员离开了变电站，若有非法分子潜入想要偷盗，通信监测技术就会发出远程报警，向工作人员示警，这时工作人员就能够通过远程操控将现场的照明和录像等设备打开，记录非法分子的犯罪行为，这就是通信监测技术的远程控制功能。
2、图像监控功能。通信监测技术加载了图像监控功能。根据实际应用的不同，监控中心的调度人员可以对变电站内的所有摄像机实施相应的控制，并且打开摄像机的录像工作。同时摄像机实施录像，可以制定一个固定的时间，如选定一个周期进行录像，时间的长短可以按照实际的需要，而录像完成后，工作人员可以回放和查询录像记录。
3、报警功能。通信监测技术加载了报警功能。报警功能可以分为视频运动报警和视频丢失报警两大功能。首先，如果变电站内的摄像机遭到偷窃、损坏等，导致视频信号丢失，通信监测技术就会对工作人员发出报警信号。其次，视频报警区域可以提前设定物体进入报警模式，一旦有物体进入该区域，通信监测技术就会发出报警。报警区域的主机会在远程变电站发出报警时的1秒内响起，5秒内监控中心就能锁定报警地点，并切换到报警地点的画面，另外摄像设备也会在同一时间开启现场录像功能[3]。
结语：综上所述，经过探讨电力通信网中通信监测技术及应用之后，应该明白通信监测技术对电力通信网的重要意义。通信监测技术是电力通信网的安全保障，对电力通信网的正常运行起到了非常重要的作用。电力通信网的发展必然离不开通信监测技术的进步，为此笔者建议应加强对通信监测技术的研究，进而促进我国电力事业的蓬勃发展。
参 考 文 献
[1]. 通信监测技术在电力通信网中的应用[J]. 金卡工程，2012，05：52-53.
[2]刘瑞增. 浅析电力通信网中通信监测技术及应用分析[J]. 价值工程，2012，30：192-193.
通信与环境监测 篇3
随着移动通信技术的发展,基于移动短信技术的各类监测系统已广泛应用于电力工业的在线监测中[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。这些在线监测装置或系统既能可靠地实现远程在线监测[1,2,3,4,5,6,7,8],也能实现对电机转子等高速旋转物体的在线监测[9]。虽然人们对基于短信服务的在线监测技术做了大量研究[1,2,3,4,5,6,7,8,9],但这些研究多侧重于短信模式、AT命令或系统硬件方面,对于数据通信的研究不够系统全面,通信协议过于简单,很难保证数据传输的可靠性与安全性,因而不利于基于短信服务的在线监测技术的推广与应用。由此可见,对基于移动短信技术的在线监测系统中的数据通信问题展开全面系统的研究是很有意义的。
文献[9]把基于短信服务的在线监测技术用于大中型高压电机转子温度的非接触测量中,成功地实现了电机转子温度的在线监测。本文在文献[9]的基础上,结合基于短信技术的电机转子温度的在线监测系统,全面而系统地论述了基于移动短信技术的在线监测系统的数据通信技术与通信协议。
1 通信平台
在基于短信技术的电机转子温度在线监测系统中,数据通信采用无线数据传输方式,其物理平台如图1所示。
图1中,TC35IT终端、全球移动通信(GSM)网络与各个TC35I模块构成了电机转子温度在线监测系统的无线数据传输通道,即系统数据通信的物理层。其中,TC35IT终端以及每个TC35I模块各需安装一个SIM卡,而相应的卡号则可唯一地代表转子温度监控单元与各转子温度采集单元的地址。借助于该通信平台,利用移动通信服务商提供的短信服务(SMS),通过短信即可实现转子温度监控单元与各个转子温度采集单元之间的双向数据传送[9]。
2 短信收发
2.1 短信模式
转子温度采集单元与转子温度监控单元之间的信息传输是利用短信方式实现的,而短信的收发主要有2种模式,即PDU模式与TEXT模式。PDU模式可以收发中英文短信,因而应用较为广泛,但其短信的编码与解码比较复杂[1,2,3]。TEXT模式只能收发ASCII字符表示的英文短信,但其短信编码与解码相对简单,非常适合于工业测控系统[4,5]。为了简化软件编程,本文采用TEXT模式的英文短信实现转子温度在线监测系统的数据传输。在TEXT模式下,转子温度采集单元与转子温度监控单元之间传输的数据短信或命令短信都是用ASCII字符表示的英文短信(ASCII字符串),英文短信的最大长度为150个英文字符。
2.2 短信命令
转子温度采集单元中的微控制器MCU与转子温度监控单元中的监测计算机都是利用AT命令分别控制TC35I模块或TC35IT终端完成短信息的收发。为此,要用到对TC35I或TC35IT进行初始化设置的AT命令以及与短信服务SMS有关的AT命令,相关的AT命令见表1。它们的使用可参阅有关厂商提供的技术文档,也可参见文献[1,2,3,4]。
3 通信方式
各个转子温度采集单元与转子温度监控单元之间的数据传输采用双向、点对点短信方式(SMS方式),双方之间的通信可以采用多主方式或主从方式。
3.1 多主方式
在多主方式下,转子温度监控单元可以根据需要随时发送参数设置命令(命令短信)到转子温度采集单元,转子温度采集单元则是主动按照设定的时间间隔定时发送转子温度数据(数据短信)到转子温度监控单元。
3.2 主从方式
在主从方式下,转子温度监控单元作为通信主站,各个转子温度采集单元均为通信从站。主站可以主动发送命令短信到各个从站,各个从站只能响应主站发来的命令,不能主动发送数据短信到主站。因此,要读取转子温度数据,必须先由主站发送数据读取命令短信到从站,收到该命令的从站再把相应的转子温度数据(响应短信)回复给主站。
4 通信协议
4.1 数据帧格式
在电机转子温度在线监测系统中,转子温度采集单元发给转子温度监控单元的转子温度数据的数据帧格式如下:
其中,#为数据帧的头标志;密码部分为设定的8个字符长度的通信密码;地址部分为发送该数据帧的转子温度采集单元的通信地址(00～99);测点数目是该采集单元上实际安装的测温点的个数(00～08);温度数据部分即温度1～n,是各测温点对应的测量温度(000～300);校验和是从地址到温度n的按字节(字符的ASCII码值)进行异或运算的结果并转化为ASCII字符串(000～127);!为数据帧的结束标志。整个数据帧的最大长度为41个ASCII字符。
4.2 命令帧格式
转子温度监控单元发送给转子温度采集单元的参数设置命令或者温度数据读取命令的命令帧格式如下:
其中,地址部分为接收该数据帧的转子温度采集单元的通信地址(00～99);命令部分为参数设置命令或温度数据读取命令的代码(00～99);参数长度为参数设置命令所设参数值的长度(00～99),温度数据读取命令不需参数部分,故参数长度为00;参数部分为参数设置命令所设参量的具体参数,温度数据读取命令中无该部分;校验和是从地址部分到参数部分按字节进行异或运算的结果(000～127),对于温度数据读取命令,仅计算到参数长度。整个命令数据帧的最大长度为30个ASCII字符。
4.3 命令代码
当转子温度监控单元要对各转子温度采集单元进行参数设置或者读取温度数据时,转子温度监控单元必须发送特定的命令短信给相应的转子温度采集单元。不同的命令由命令数据帧中的命令代码来区分,各命令代码对应的命令功能见表2。
5 通信实例
假设温度监测系统的通信密码为68582818,转子温度采集单元通信地址为01,电机转子上安装2个测温点,测量温度分别为88℃、98℃,则对应的转子温度数据的数据帧为“#685828180102088098002!”。同时,假设转子温度监控单元中的SIM卡号为1352307××××,转子温度采集单元中的SIM卡号为1352650××××。另外,这里还约定命令短信与数据短信均采用TEXT模式(AT+CMGF=1)。
5.1 命令短信的收发
在主从通信方式下,当转子温度监控单元要读取转子温度采集单元中的转子温度数据时,转子温度监控单元会发送温度数据读取命令“#68582818010500004!”到转子温度采集单元。这时,转子温度监控单元中的监测计算机控制TC35IT终端发送该温度数据读取命令短信的AT命令为
TC35IT终端执行该命令后,会把温度数据读取命令“#68582818010500004!”以短信的形式发送给转子温度采集单元。转子温度采集单元中的TC35I模块收到该命令短信后,会向其中的微控制器发送字符序列“+CMTI:"SM",N
其中,“#68582818010500004!”为转子温度采集单元接收到的真正有效的温度数据读取命令短信,“1352307××××”为发送该命令短信的转子温度监控单元的移动号码。
5.2 数据短信的收发
在多主通信方式下,转子温度采集单元会按照预先设定的时间间隔,定时发送数据帧“#685828180102088098002!”到转子温度监控单元。在主从通信方式下,当转子温度采集单元收到转子温度监控单元发来的温度数据读取命令时,会把该数据帧作为响应短信回复给转子温度监控单元。
当转子温度采集单元向转子温度监控单元发送数据时,转子温度采集单元中的微控制器控制TC35I发送转子温度数据短信的AT命令如下:
TC35I模块执行该命令后,会把转子温度数据帧“#685828180102088098002!”以短信形式发送给转子温度监控单元。转子温度监控单元中的TC35IT终端收到该温度数据短信后,会向监测计算机发送字符序列“+CMTI:"SM",N
其中,“#685828180102088098002!”为转子温度监控单元接收到的转子温度数据短信,“1352650××××”为发送该数据短信的转子温度采集单元的移动号码。
6 结语
基于短信技术的电机转子温度在线监测系统,借助于全球移动通信网络GSM以及移动通信服务商提供的短信业务SMS,较好地解决了大中型电机转子温度的非接触测量及在线监测问题。由于短信可双向收发,该系统不仅实现了电机转子温度的在线监测,而且实现了电机转子温度测量装置的在线参数设置。该系统通信方式较为灵活,既可采用多主通信方式,又可采用主从通信方式。同时,完善的通信协议能够保证命令信息或数据信息传输的可靠性与安全性。数据传输实验结果表明,该系统的通信装置工作可靠、运行稳定,而且数据传输安全可靠。
摘要：在基于短信技术的电机转子温度在线监测系统中，无线调制解调器、全球移动通信网络以及无线移动通信模块构成了数据通信的物理平台。系统中的命令信息与数据信息均以短信方式传输。在数据通信中，既可采用多主通信方式，又可采用主从通信方式。为提高数据通信的可靠性与安全性，系统采用了较为完善的通信协议，包括帧头标志、通信密码、测温装置的通信地址、命令信息或数据信息、校验和以及帧尾标志。通信测试结果表明：该系统通信装置工作性能稳定、数据传输安全可靠。
通信环境趋好 4G牌照或上日程 篇4
数据显示，上半年全国电信收入增长幅度是10.1%，对比金融危机以来的数据发现，这是首次电信业收入增长增速超过GDP增长增速。关于我国通信行业的高速增长的深层原因，张峰从四个方面进行了总结：
一是宏观经济持续向好，为行业快速增长创造了良好的外部环境。上半年，国民经济持续保持了较快增长，收入的提高直接增强了人们对信息通信消费的意愿，推动了行业快速增长。
二是信息网络基础设施演进升级，为行业快速增长提供了坚实的保障基础。全行业统筹推进光纤宽带网络以及第三代移动通信网络等重点领域协调发展。上半年，全行业也就是基础电信企业共完成了固定资产投资1431亿，同比增长了56.5%，网络基础设施容量和能力也得到了显著提升，为一些新服务、新应用、新业务提供了基础保障。
三是加快向综合信息服务业转型，为行业快速增长也拓展了新的发展空间。全行业重点培育生产性服务业，积极发展电子商务、移动互联网、数字内容、互联网信息服务等非话音业务。上半年完成了非话音业务收入2213亿，同比增长了17.2%，信息服务领域已逐步成为推动行业发展的新的业务增长点。
四是用户规模持续增长，为行业快速增长打下了坚实的发展基础，上半年，移动电话用户和互联网宽带用户继续规模增长，分别新增了6154万户和1548万户，这两个数字分别比去年同期的新增用户又分别多增加了357万户和356万户。用户规模增长也推动了电信业务量的快速增长，进而带动了行业发展增速的不断提高。
另外，在谈及TD-LTE以及4G推动的问题时，张峰表示：“工业和信息化部在去年年底已经在中国6个城市南京、上海、杭州、厦门、广州和深圳开展了TD-LTE规模试验，从目前试验的情况看，应该说效果还是良好的。我们要根据试验的情况，待技术成熟后我们再进行商用试验。”张峰还指出，TD-LTE以及4G业务的推出，将根据试验的进程适时推出。而关于4G牌照的具体发放时间，张峰并未给出直接回答，“至于什么时间发放牌照，主要取决于技术的成熟度。”
通信与环境监测 篇5
嵌入式系统之间的通信通常有两种方式:并行通信和串行通信。并行方式传输数据速度快, 但占用的通信线多, 传输数据的可靠性随距离的增加而下降, 只适用于近距离的数据传送。在远距离数据通信中, 一般采用串行通信方式[1], 它具有占用通信线少、成本低等优点。目前RS 232串口是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口, 它应用于点对点通信模式, 实际使用中多采用最简单的三线方式连接, 即两端设备的串口只连接收、发、地三根线, 即可实现简单的全双工通信[2]。通信协议是两端设备数据交换的语言, 是通信可靠性的保证, 在保证功能的前提下, 通信协议应该力求简洁。
1系统通信需求
本系统主要完成野外环境下时间间隔测量和瞬态数据采集的功能, 系统内各模块均选用三星公司的S3C2440芯片为处理器, 操作系统使用嵌入式Linux。模块间通信的主要任务为控制命令的下发与应答、工作状态和采集数据的上报等, 对通信的可靠性要求较高, 无数据加密需求。
根据系统软硬件情况设定串口工作参数如下:115 200波特率, 8位数据位, 1位停止位, 奇校验、无流控。波特率的设置需要综合考虑所选用芯片的串口性能、串口连接线长度、传输数据的最大帧长和应用过程中的误码率等;无流控则是由于串口使用三线方式连接。
2通信协议的分层结构
为保证不同设备之间通信协议的通用性, 降低实现的复杂度, 将通信协议为分上下两层:上层为应用层, 规范了设备间应用程序通信使用的应用层数据格式;下层为链路层, 提供物理线路数据的发送与接收, 应用层数据拆分与合并、封装与解封装以及错误检测功能。协议应用层部分根据各设备功能的不同使用不同的数据格式, 而链路层部分则完全通用。应用层通信过程如图1所示。
发方设备按照约定的应用层数据格式构造应用层数据, 交由链路层进行数据的拆分、封装、校验, 再将生成的数据以数据帧的形式发送至物理线路;收方设备则从物理线路上接收数据, 进行帧定位、解封装、错误检测、数据合并等, 最后将应用层数据上交给应用层处理。收发方设备的应用层可根据用户需求的变化, 不断修改应用层数据格式, 并利用链路层提供的功能接口完成通信功能, 故该通信协议设计的关键在于链路层, 以下着重阐述链路层的设计与实现。
3链路层设计
链路层主要包含以下功能:数据拆分与合并、数据封装与解封装、数据帧的发送和接收以及错误检测与重发机制。
3.1 数据拆分与合并
数据拆分即是把过长的应用层数据分成几部分, 用多帧数据帧发送, 接收端收到后再进行数据合并, 上交给应用层处理。过长的应用层数据如果不进行拆分, 可能导致数据帧超出设计的缓冲区大小, 也可能造成发送时间太长导致超时错误。这个长度需要根据实际需求合理设置, 当数据帧传输出现错误时, 这帧数据就需要重新传输, 长度太大将造成较大开销;长度太小, 封装时产生的开销字节所占比例又太高, 影响传输效率。
3.2 数据封装与解封装
数据封装即是以一定格式把拆分后的应用层数据加上功能指示、数据长度等字段, 以便对方收到后知道如何处理。数据封装格式及功能指示字段含义如表1, 表2所示。
3.3 帧发送与接收
链路层以帧为单位进行数据收发, 一种普遍的界定帧起始与结束的方法是:在待发送数据的头部和尾部加入特殊的起始码和结束码[3,4], 如果在数据中出现了这个码型, 就必须在数据发送前进行转义处理, 把它转换成其他码型, 否则将导致帧定位错误, 数据通信失败。很多协议实现者为求实现简单没有进行这种转义, 存在通信失败的风险, 其实在点对点协议 (PPP协议) 中的描述了一种转义处理方法[5], 经简化后, 实现起来也并不复杂, 描述如下:
数据发送方在帧首处发送0x7E作为起始码, 逐字节发送封装后的数据, 遇到0x7E时, 发送0x7D, 0x5E字节序列, 遇到0x7D时, 发送0x7D, 0x5D字节序列, 最后在帧尾处发送0x7E作为结束码;
数据接收方在串口数据流中搜索第一个0x7E作为帧起始 (连续的0x7E则以最后一个为帧起始) , 逐字节接收数据, 遇到0x7D时, 跳过不处理, 而把该字节的后一个字节加上0x20, 直到遇到0x7E认为帧结束。
在链路帧发送前, 应使用CRC16算法对封装数据进行校验, 校验多项式为x16+x12+x5+1, 校验值写入校验字段中;在链路帧接收后, 先对其进行校验, 如果检验成功再进行数据解封装处理, 如果校验失败则按照下述重发机制进行重发。
3.4 错误检测与重发机制
综合考虑协议实现的简单性和数据收发的可靠性, 决定采用停等协议进行数据收发, 过程如下:
发送方发送一帧数据帧后, 设置一个最长等待时间, 等待接收对方的确认帧或拒绝帧, 若收到确认帧则发送下一帧;若收到拒绝帧或者在超时时间内未收到确认帧或拒绝帧, 则重发当前帧, 因等待超时而重发的帧要设置超时指示位。当连续收到拒绝帧三次或连续超时重发三次, 则认为对端不可达, 取消当前帧的发送, 上报错误给应用层。
接收方收到数据帧后, 当超时指示位为0时, 如果校验正确, 则发送确认帧, 并处理此帧, 如果校验错误, 则发送拒绝帧, 不处理该帧;当超时指示位为1时, 说明对方未正确收到确认帧或拒绝帧, 如果上次非重发帧的校验结果是正确的, 则该帧实际上已经处理过, 直接发送确认帧即可;如果上次非重发帧的校验结果是错误的, 则根据校验结果正常处理该帧。
4链路层实现
链路层采用C++语言实现[6,7,8], 以便于代码在各模块程序中复用。应用层数据发送和接收流程如图2, 图3所示。
5结语
链路层的作用是可靠地把应用层数据发送到对端设备, 但如果仅仅是这样, 应用程序使用起来并不是很方便, 如果使用面向对象编程的方法, 把链路层代码封装在一个类中[9], 向应用程序提供一些较为简单的功能接口, 如发送数据, 接收数据, 检测对端是否可达等, 就可以很好地解决易用性问题。另外当数据发送失败时, 应当以返回值或事件方式通知应用程序, 当有应用层数据需要处理时, 最好以回调函数或事件方式激活应用层处理程序, 以避免应用程序低效的循环检测[10]。通过在协议设计和协议实现两个方面同时进行优化, 该协议在实际应用过程中表现出极好的可靠性和一定的通用性, 可供参考借鉴。
参考文献
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通信与环境监测 篇6
1 腐蚀在线监测仪 (1)
中国石化荆门分公司在重油催化裂化、延迟焦化及常减压等装置上采用的腐蚀在线监测仪, 该仪表由电感探针、采送器、数采转换模块及附件等部件组成, 电感探针插入管道, 其上的金属薄片与工艺设备一起被工艺介质腐蚀, 引起电感探针内线圈磁阻信号变化;采送器负责采集电感探针内线圈磁阻信号的变化数据, 计算实时腐蚀量累积值, 推算腐蚀速度, 并通过数采转换模块经RS-485接口接入装置的CS3000, 以Modbus通信协议与CS3000通信, 在CS3000中完成数据显示与存储功能, 从而实现对设备与管道壁厚腐蚀状态的实时动态监测, 及时指导操作人员加药或采取其他措施。这些腐蚀量测量信号再通过现有数采服务器送至全厂实时数据库, 进一步充分利用CS3000和实时数据库功能, 实现从装置操作人员、专业管理人员到分管领导的全面数据共享。
以重油催化裂化装置为例, 在塔C202、容D-201和容D-301的入口线各安装一支电感探针, 采送器通过两路RS-485总线接入CS3000。
2 Modbus简介
Modbus是一项应用层报文传输协议, 用于通过不同类型总线或网络连接的设备之间的客户机/服务器通信。目前可以通过以太网上的TCP/IP、各种介质上的异步串行传输和Modbus+共3种方式实现Modbus通信。
该项目中, Modbus异步串行传输协议为主-从协议, 同一时间总线上只能有一个主站, 一个或多个 (最多247个) 从站。Modbus通信总是由主站发起, 如果从站没有收到来自主站的请求, 就不会发送数据。从站之间也不能相互通信。主站同时只能启动一个Modbus事务。
在异步串行传输方式中有远程终端单元 (Remote Terminal Unit, RTU) 模式和美国标准信息交换代码 (American Standard Code for Information Interchange, ASCII) 两种模式可供选择, 包括端口通信参数 (波特率及校验方式等) 。但在一个Modbus串行总线上, 所有设备的传输模式和端口通信参数必须相同, 两种模式禁止混用。在GB/T 19582-2008中, ASCII传输模式是可选项, 所有设备必须实现RTU模式。当设备在Modbus串行总线上使用ASCII模式通信时, 报文中的每个八位字节以两个ASCII字符发送, 其优势是报文中字符发送的时间间隔可以长达1s而不产生错误, 当通信线路或设备不符合RTU模式的定时管理时可以使用该模式, 由于一个字节需要两个字符, 因此ASCII模式比RTU模式效率低;当设备在Modbus串行总线上使用RTU模式通信时, 报文中的每个八位字节含有两个四位十六进制字符, 其优点是有较高的字符密度, 在相同波特率时比ASCII模式有更高的数据吞吐率, 此模式的每个报文必须以连续的字符流传输。
3 软、硬件配置
该项目中, 采送器与CS3000的通信采用Modbus异步串行传输方式, 传输模式为RTU, 传输介质为2.0mm×2.0mm×1.0mm屏蔽双绞线, 完成数据传送和24V直流电源的供电任务。采送器采集电感探针的数据并计算实时腐蚀量累积值, 通过数采转换模块经RS-485接口接入CS3000的ALR121 RS-422/RS-485通信卡件, 将腐蚀量累积值传输到CS3000。CS3000设为主站设备, 采送器设为从站设备。系统拓扑如图1所示。
3.1 采送器
采送器相关Modbus通信参数设置见表1、2, 采收器可以接收的Modbus请求指令说明见表3。
3.2 CS3000
3.2.1 ALR121通信卡件硬件连接
CS3000的ALR121 RS-422/RS-485通信卡件用于建立与子系统的串口通信, ALR121可以提供两个RS-422/RS-485端口, 支持RS-422/RS-485接口的Modbus协议通信[2,3]。
该项目中采用控制站FCS0103中已安装的备用ALR121卡件。CS3000与采送器采用RS-485两线制接法:将数采转换模块RS-485接口的端子2 (DATA+) 和端子1 (DATA-) 分别与ALR121的TX+和TX-端子连接。ALR121的TX+和TX-端子分别与其自身的RX+和RX-端子短接, 在其自身的RX+和RX-端子上并接一个120Ω的终端电阻。
3.2.2 ALR121属性设置
进入CS3000组态管理软件System View中, 按照表3设置ALR121通信卡件属性, 包括卡件类型、通信协议、两个端口的通信参数 (如波特率) 、奇偶校验、通信错误处理及接线方式等。此处参数的设置必须与采送器参数一致。该项目中, 端口1、2的参数相同, 其定义如图2所示。其中Card Common标签页中Connection Device (连接设备) 选择“MODBUS”。在Port1和Port2标签页的Communication Error Process (通信错误处理) 组中, Number of Retries Upon Response (响应错误重试次数) 项的数值根据实际情况设置, 系统默认为1次。该系统调试初期使用默认值, 运行过程中常出现系统通信错误报警, 经多次试验确认, 将此处设为两次以上后, 没有再出现通信错误报警, 因此最终将此数值设为3次。
3.2.3 ALR121通信I/O组态
通信I/O组态在Communication I/O Builder窗口完成。组态按照表1~3定义的从站相关参数进行。在该组态表格中需要定义以下主要参数, 其他保持默认设置即可:
a.Buffer (缓冲区) 。ALR121通信卡件存储的总数据大小, 以“Word (2Bytes) ”为计量单位进行分配, 宜根据与子系统通信的数据量来定义。该项目中每个通信点的数据类型为64位浮点数, 共有3个通信点, 因此可以将缓冲区定义为12。
b.Size (所选数据类型的数据长度) 。以“Word (2Bytes) ”为计量单位进行分配, 对于模拟量其范围在1~125。该值需要与所选数据类型的数据长度匹配, 否则会使系统将ALR121判断为故障。该项目中每个通信点的数据类型为64位浮点数, 因此必须将该值定义为4。
c.Port (ALR121通信卡件端口号) 。在Port中填入与采送器通信的端口即可。该项目中%WW0001和%WW0005端口号设为1, %WW0009端口号设为2。
d.Station (从站设备地址) 。即填写上述各采送器的地址, 必须保证与所通信的采送器地址一致。
e.Device&Address (从站设备的设备类型和通信数据起始内存地址) 。根据采送器提供的寄存器类型与Modbus通信起始地址设定。该项目设为A30001。Modbus设备内部数据的定义参见GB/T 19582-2008。
f.Data Type (数据类型) 。必须与从站的通信数据类型一致。该项目中采送器的通信数据类型为64位浮点数, 因此此处的数据类型定义为Input (64bit Floating) 。
g.Reverse用于确定是否将控制站FCS和从站中的数据位 (针对bit设备类型而言) 或字 (针对Word设备类型) 的位置进行交换, 可选择“No”或“Yes”。该项目的通信数据类型是Input (64bit Floating) , CS3000未提供“Yes”选项, 只能选择“No”, 因此不允许在CS3000中进行位置交换。
h.Scan (通信扫描方式) 。可选“Normal”或“Fast”。该项目中从站的数据每5min更新一次, 因此设置为“Normal”即可满足要求。
该项目中的具体组态参数设置如图3所示。
3.2.4 Function Block组态
Function Block组态 (图4) 在Control Drawing Builder窗口完成, 只需在CS3000中设定好量程的上/下限、报警值和单位即可, 无需进行额外的数据转换。
4 调试中遇到的问题
4.1 通信不通
在室内外软/硬件设备安装单调完毕后, 用厂家的调试软件进行联机调试, 通信状态和上位计算机显示数据均正常。但是将按照表1~3设计的通信卡件软、硬件组态下装到CS3000时, CS3000报警提示错误, 错误代码A3B0, 即无响应 (No response) 。之后利用第三方Modbus调试软件 (串口调试助手、Modscan主站模拟软件和Modsim从站模拟软件) 分别与数采转换模块和CS3000进行通信测试, 结果显示数采转换模块无法与串口调试助手和Modscan通信, Modsim与CS3000通信正常。
Modsim模拟的从站与CS3000通信时, 显示CS3000读08从站的命令是“08 04 00 00 00 04 f150”, Modsim返回给CS3000的响应命令是“08 0408 00 01 00 02 00 04 00 08 23 96”。其中, 划线部分是在Modsim中手动设置的8字节数据, 便于在CS3000的Process Report中按数据位显示观察。
厂家调试软件、串口调试助手和Modscan模拟主站与数采转换模块通信时, 从主站向数采转换模块发送读命令“08 04 00 00 00 04 f1 50”时, 主站显示的从站所返回的响应命令是“08 04 04xx xx xx xx CRC1 CRC2”, 在厂家调试软件中可以转换出腐蚀累积量数值, 但是在Modscan显示的却是错误值0.0。
比较“08 04 08 00 01 00 02 00 04 00 08 2396”和“08 04 04 xx xx xx xx CRC1 CRC2”两个返回命令发现:Modsim返回给CS3000的响应命令是严格按照Modbus通信协议的要求实现的, 即输入寄存器的数量是4个, 在响应中应该返回输入寄存器8个字节的内容, 但是数采转换模块在进行Modbus通信时返回给主站的却是输入寄存器4个字节的内容, 其数据帧没有严格按照Modbus通信协议的要求实现。因此CS3000与其通信时才会出现“没有响应”的错误报警。但是由于其自带调试软件在数据帧的处理上与数采转换模块保持一致, 因此才出现自带调试软件可以显示实时数据的现象。
明确故障原因后, 厂家按照Modbus通信协议的标准格式重新编写了数采转换模块的Modbus通信程序, 问题得到解决。
4.2 CS3000显示数据不正确
在解决了返回输入寄存器字节数不正确的问题后, CS3000与数采转换模块的Modbus通信应答正常。但是在CS3000中显示的实时腐蚀累积量数值非常小 (1.59×10-314) , 怀疑数采转换模块传到CS3000的64位浮点数格式可能不正确。查阅GB/T 19582-2008和CS3000随机资料发现:Modbus使用最高有效字节在低地址位存储的方式来表示地址和数据项。这就意味着当传输一个多字节数据时, 最高字节将首先被发送, 对于一个输入寄存器 (16位字设备, 两字节) 而言, 第一个字节包括高位, 第二个字节包括低位。依此类推, 32位或64位数据也是高位字先发送。但是在CS3000中, 当从地址n开始连续读取m个Modbus字设备时, 来自Modbus设备的数据存储在FCS中;对于一个32位字设备而言, 其低位字先存储, 高位字后存储 (图5) 。因此需要在CS3000的通信I/O组态窗口Communication I/O Builder中以字为单位进行交换位置 (Reverse) 操作, 才能得到正确的数据值。
但是, CS3000的Communication I/O Builder通信I/O组态中所提供的Reverse项, 针对Input (64bit Floating) 通信数据类型未提供“Yes”选项, 只能选择“No”, 因此不允许在CS3000中进行位置交换。
由于无法改动CS3000的设置, 因此再次修改数采转换模块的有关部分, 将需要传送的64位浮点数以字为单位从低字节到高字节反向排列。在修改之前, 通过Modscan和Modsim分别与数采转换模块以及CS3000进行模拟通信测试也显示如此处理是正确的。
利用Modscan读取数采转换模块上传的实时数值为492.0, 对应的64位数据位如下:
0000000000000000
0000000000000000
1100000000000000
0100000001111110
将该64位数据以字为单位反向排序, 通过Modsim向CS3000传送:
0100000001111110
1100000000000000
0000000000000000
0000000000000000
CS3000的Process Report窗口显示数据位如图6矩形框中所示, 点细目中可正常显示实时数值492。
4.3 系统故障报警
解决上述问题后系统投入试运行。试运行过程中再次暴露出一个问题:CS3000与数采转换模块之间的通信不定期地出现持续一个扫描周期的错误报警, 错误代码A3C1, 即响应信息错误。错误出现的间隔在10~40min不等, 虽然错误持续出现的时间短暂, CS3000上的数据显示不受影响, 但是经常性的系统报警给操作人员带来较大的压力。
经初步分析, 怀疑数采转换模块中处理64位数据时的同时性存在问题, 经厂家检查优化后没有改善。最后在CS3000中通过调整ALR121通信卡件属性设置解决了该问题:在端口1、2参数设置标签页的Communication Error Process (通信错误处理) 组中, 根据实际情况调整Number of Retries Upon Response (响应错误重试次数) 项的数值, 调试初期使用系统默认的一次, 经过多次试验设为两次后不再出现通信错误报警信息, 因此确定将此数值设为3次。
5 其他问题及解决措施
经过一段时间试运行, 确认腐蚀在线监测仪表运行稳定正常, 于是通过现有数采服务器将CS3000中各腐蚀量监测点采入全厂实时数据库系统, 并在实时数据库系统监控画面组态对应监测点, 发布到分公司网页。从专业管理人员到分管领导均可以通过浏览器登录全厂实时数据库系统后, 远程查看腐蚀数据和历史趋势。后续将考虑基于实时数据库进行数据分析和处理功能的二次开发, 从而充分利用CS3000和实时数据库的功能, 实现数据的长期存储、管理与共享, 有效发挥腐蚀在线监测仪表的指导作用。
6 结束语
该项目充分利用现有CS3000和实时数据库的功能, 实现了对中国石化荆门分公司在重油催化裂化、延迟焦化及常减压等装置重点设备和管道壁厚腐蚀状态实时动态监测, 以及各级人员的数据共享, 有效发挥腐蚀在线监测仪表的作用。由于该腐蚀在线监测仪表一直以独立成套系统的方式提供, 没有与第三方DCS等进行通信的经验, 因此在该项目将监测仪表直接接入CS3000的实施过程中, 暴露出较多软件设置方面的问题。建议DCS厂家完善通信卡件组态的不足;腐蚀在线监测仪表进一步完善通信软件功能, 增强设备的适应能力, 以降低项目实施的难度。
参考文献
[1]中国石化股份公司炼油事业部, 中国石化青岛安全工程研究院.炼油装置防腐蚀策略[M].北京:中国石化出版社, 2008.
[2]王翔, 丁伟.Modbus通信协议在CS3000中的应用[J].石油化工自动化, 2011, 47 (1) :57~60.
通信与环境监测 篇7
移动通信技术的蓬勃发展,使人与人之间的沟通实现前所未有的方便快捷,同时也推动了整个经济社会的飞速发展,为人们的工作生活创造着极大的便利。在充分享受移动通信带来的便利和快捷的同时,人们也开始关注电磁辐射的影响。公众对于移动基站的建设,特别在居民集中区建设的情况十分抵触,甚至出现阻挠施工、破坏设备,与施工人员产生冲突等行为,造成许多基站不能如期建成或者被迫拆除,类似问题已经阻碍了通信技术的发展,影响了社会的稳定团结。为此,本文通过对移动通信基站在环评、基站建设、验收等程序中存在的突出问题进行分析,提出相应的改善措施。
2 移动基站建设、营运期间存在的突出问题
2.1 环评阶段存在的问题
按照《中华人民共和国环境影响评价法》、《电磁辐射环境保护办法》、《环境影响评价分类管理目录》规定,无线通讯类按照不同类型需要编制环境影响评价报告表或报告书,目前各地普遍做法是运营商根据全省的建设规划将需要拟建的所有县(市)的基站打包编制环评,往往一本环评报告表(书)涉及几百个乃至上千个基站,这样的模式虽然比单个报批节约成本,但由于涉及的站点多,环评编制和审批周期大大延长,而时间的延长往往会给信访调处带来很多遗留问题,主要体现在以下两个方面:(1) 环评阶段定位选址难度大。从目前的情况来看,环评阶段基站的选址往往不能确定,且如果等批文拿到再建设,好多站点情况发生了变化,无法进行建设。这就造成实际建设站点和环评描述站点位置不一致,或者环评站点位置描述不清晰,进而给信访调处造成了困难,公众对于这种模糊选址的环评不能理解,由此对于环保部门的审批存在一些质疑;(2) 未批先建时有发生。基站建设周期短,环评手续办理周期相对较长,目前很多营运商为了完成总部的建设任务,未批先建的情况时有发生,这造成信访调处的又一个问题,这样未批先建的问题从目前环保管理的角度是很难做到全面覆盖管理的。
2.2 验收阶段存在的问题
按照《建设项目环境保护管理条例》、《建设项目竣工环境保护验收管理办法》、《电磁辐射环境保护办法》规定,建设项目经验收合格后方可正式投入生产或者使用。移动通讯基站虽然属于建设项目,但是也有它自身的特殊性,基站的打包环评制度造成了建设项目数量多,分布广等问题。按照目前现有的管理能力,逐个进行验收监测和点位核查是不可能的,各地普遍采取抽测一定比例进行类比监测,这样就给信访调处遗留了技术漏洞,具体体现在以下几个突出的方面:(1)点位变更、拆除存在遗漏。在基站验收核查阶段,环保部门经常会遇到报送验收的基站存在拆迁、迁建、更改建设类型的情况,而验收报告中不能充分体现;(2)点位不符合保护距离要求。基站建设期间往往会根据实际情况进行建设,由于环保部门不能一一核查点位情况,有些点位在实际建设过程中存在不符合保护距离要求的现象;(3)未验收先投运。目前营运商为了达到建设任务,普遍存在基站建成之后立即增挂天线投入运行,由于不能一一核查点位,这样的情况,只有在信访调处过程中才能被发现。
2.3 移动基站建设不规范
由于群众对于移动基站电磁辐射的影响存在疑虑,往往对于在人口集中区新建基站存在抵触情绪。营运商为了完成建设任务,经常会采取隐瞒、掩饰,深夜施工或强行施工等办法达到建设目的,由于沟通和宣传的力度不够,造成营运商与民众矛盾升级,阻挠事件频频发生。其次,基站建设缺乏统一的公开化管理,在城市中随处可见一根根发射天线,但是公众和环保部门都不能清楚地了解基站的站名和主要参数。因此对基站实行实名制的管理势在必行,这样不仅有利于群众了解情况,更方便环保部门进行管理。
3 改善措施探讨
(1) 合理选址,以新带老:
基站营运商在选址阶段要符合最优化的原则,根据用户的需求和网络覆盖的情况来确定选址,要统筹安排整个区域的信号覆盖情况,最大限度地避免场强叠加的问题。在基站建设时要尽量减少重复建设,逐步淘汰一些重复覆盖的老基站,优化选址布局。建立起基站选址建设与城市发展规划相结合的模式,加强选址规划环境影响评价的分析,优化基站的前瞻性布局,避免对公众和周围环境造成电磁辐射污染。
(2) 简化环评编制、降低审批门槛:
通过对南通地区几个具有代表性的类比基站的监测数据表明,移动通讯基站的电磁辐射在防护距离外影响很小,其辐射值远远低于国家标准。如果把移动通讯基站的审批管理权限下放到省辖市或者县市级,对低功率的基站采取环评登记表的形式简化手续,缩短环评时间,可以有效地减少环评手续的周期,提高现场核查的比例,逐步实现逐个核查审批每个基站,这样就可以从根源上有效地避免建设地点重大变更和未批先建的情况。
(3) 加强宣传、缓解矛盾:
营运商应该尊重公众的知情权,有义务将基站建设的详细情况公开告知周围群众,应加强对电磁辐射有关知识的宣传和解释工作,环保部门也应通过各种行之有效的活动,积极主动地开展电磁辐射知识的普及和宣传工作,努力化解社会矛盾,消除群众的疑虑。营运商要严格按照保护距离的要求进行建设,确保电磁辐射环境水平在国家限定的标准范围内。
(4) 出台政策、规范建设:
为了加强移动通信基站设置的管理,维护移动通信用户、业务经营者和社会公众的权益,保障公用移动通信的健康发展,很多地方出台了移动通讯基站设置的管理办法。上海市2001年就出台了《上海市公用移动通信基站设置管理办法》,要求企事业单位给基站建设提供方便,规范了基站的设置,公开基站建设的发展规划,信息公开、透明,使移动通讯基站的建设朝着规范、透明、合法的方向发展,只有这样才能减少建设中产生的各种矛盾,促进社会的和谐、稳定发展。
(5) 简化验收,出台办法:
现有的验收监测管理办法适用于建设项目的验收监测,对于移动通讯基站这样的特殊建设项目存在一些不适用的情形,因此,出台切实可行的移动通讯基站验收管理办法很有必要,只有这样环保部门在处理各类信访的时候才能做到有法可依。验收手续可采用按比例抽测,或只须考核其是否符合防护距离要求等做法,简化验收程序,确保其既满足辐射防护要求、手续齐全,又能尽快地投入使用,服务人民群众,且方便信访投诉的处理。
参考文献
[1]缪尔康.公众对手机基站电磁辐射投诉典型问题及解答[J].四川环境,2011,(3):19-22.
[2]邱秋.我国电磁辐射污染防治的法律分析[J].上海环境科学,2007,(1):12-14.
通信与环境监测 篇8
1 基站电磁环境水平调查的意义
自20世纪90年代以来,无线通信技术得到迅速发展,移动通信从模拟信号发展到2G、3G、4G,移动通信基站越建越多,我国已成为手机用户最多的国家,通信基站发射的电磁波与公众的距离越来越近,电磁环境受到公众广泛关注。
截止2015年底,池州市共建了移动通信基站2 600多个,广泛分布于城市的各个区域,特别是城市建成区,更是基站密布。公众对随处可见的基站越来越感到不安,对于通信基站的投诉逐年递增,甚至有群体上访事件发生。主要原因是公众对电磁辐射的认识不足,容易受到一些不实传言影响。因此加强宣传,正确引导尤为必要。对池州市有代表性的基站进行电磁环境监测,评价电磁环境水平,满足公众的环境知情权,可起到正确疏导的作用。
2 池州市移动通信基站建设概况
池州市位于皖西南,东临黄山市、铜陵市、芜湖市,西与安庆市隔长江相望。总面积8 271.7 km2,总人口160万人。全市辖贵池区、东至县、石台县、青阳县及九华山风景区。池州地处皖南山区西北部与沿江平原接合地带,地势南高北低,有山地、丘陵、平原。南部山区以九华山、牯牛降为主体;中部岗冲相间,丘陵起伏;北部低平,多洲圩湖泊。因南部群山延绵,为保证信号的覆盖,所建的基站密度更大。
在池州市建设移动通信基站的单位有移动公司、电信公司、联通公司及铁塔公司等,到2015年底共建设物理基站2 600多个,使用的系统主要有GSM、TD SCDMA、TD LTE、CDMA、LTE FDD、WCDMA等5 000多套。绝大部分都是使用双极化天线,发射机标称功率38~80 W。天线架设方式有落地角钢塔、落地单管塔、防生树、楼顶美化天线、楼顶抱杆、楼顶景观塔等。
3 调查方法及评价标准
3.1 抽样原则
池州市域内的移动通信基站分布广泛,现场监测基站选取城市市区、县城城区、城市郊区、乡镇、农村等不同的区域有代表性的基站,重点关注居民或人群活动密集的区域。同时,选取不同机柜类型、不同天线架设方式、不同系统等基站进行监测,保证基站类型的代表性,抽测基站比例控制在20%左右。另外,监测基站还考虑不同功能区及重要的环境敏感保护目标等。
根据以上原则抽取55个基站进行监测,抽测的基站分布及天线架设方式情况统计见表1、表2。
3.2 监测布点原则
监测点位的布设主要依据《辐射环境保护管理导则——电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T10.2-1996)、《辐射环境保护管理导则—电磁辐射环境影响评价方法与标准》(HJ/T10.3-1996)、《移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)》(环发[2007]114号)中相关规定进行,并结合实际情况灵活调整布点设置。充分落实“以人为本”的原则,主要考虑基站周围环境保护目标。
依据《移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)》第5.3条规定,在以发射天线为中心半径50 m的范围内可能受到影响的保护目标布设监测点[2]。发射天线为定向天线时,在天线主瓣方向内布设监测点。对于发射天线架设在楼顶的基站,在楼顶公众可活动范围内布设监测点位。
根据上述布点原则,并结合此次监测基站的天线主瓣方向及周边环境敏感点的分布情况,确定此次现状监测布点原则主要有以下几点。
(1)50 m范围内主瓣方向敏感点,30 m范围内任何方向敏感点。
(2)在主瓣方向50 m范围内人群经常达到的地方布水平剖面测量点,当测量值较高时,必须测至测量值出现明显下降趋势时止。
(3)在主瓣方向50 m范围内布垂直剖面(在一条垂线上,不同楼层布点),测点一般布设在天线方向一侧的房间窗户、阳台边或楼梯窗户边等位置。
(4)若基站有多套系统共建或邻近有其他基站,则根据实际情况适当加大监测范围。
(5)当受建筑物、河流等自然条件的影响无法实现上述布点方式时,则沿基站附近的公路或街道进行布点监测。
3.3 监测时间及监测规范
2013年11月至2015年4月对抽测的55座基站进行了监测,测量时间选择在基站正常工作时,一般为一天内8:00~20:00,每次测量时间不少于15 s,并读取稳定状态下的最大值,每个测量点连续测量5次,取平均值。监测时的环境条件满足《移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)》的规定。
测量仪器选用德国Narda NBM550型综合场强仪,探头型号EF0691,探头频率响应范围100 k Hz~6 GHz。仪器经上海市计量测试技术研究院校准,并在有效期内。
测量仪器探头(天线)尖端与操作人员之间距离不少于0.5 m,距地面(或立足点)1.7 m。基站监测范围内有多层建筑物时,进行垂直点位监测。
3.4 评价标准
3.4.1《电磁环境控制限值》(GB 8702-2014)
为控制电场、磁场、电磁场所致公众曝露,环境中电场、磁场、电磁场场量参数的方均根值应满足表3的要求。
3.4.2《辐射环境保护管理导则——电磁辐射环境影响评价方法与标准》(HJ/T 10.3-1996)
在公众曝露在多个频率的电场、磁场、电磁场中时,应综合考虑多个频率的电场、磁场、电磁场所致曝露,应满足下式:
和
式中:Ej为频率j的电场强度;
EL,j为表3中频率j的电场强度限值;
Bj为频率j的磁感应强度;
BL,j为表3中频率j的磁感应强度限值。
3.4.3 地方标准
根据《关于安徽省无线通信基站单址多套环境影响评价暂行标准的函》(安徽省环境保护厅,环辐射函[2009]474号),确定采用表4的评价标准。
4 监测结果分析
4.1 单址单套通信系统监测结果
池州市抽测的55个基站中,贵池区11个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.21~1.55 V/m,对应的功率密度值在0.01~0.64μW/cm2之间;东至县4个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.21~1.02 V/m,对应的功率密度值在0.01~0.28μW/cm2之间;青阳县2个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.27~1.66 V/m,对应的功率密度值在0.02~0.73μW/cm2之间;石台县3个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.17~1.65 V/m,对应的功率密度值在0.01~0.72μW/cm2之间,均小于安徽省无线通信基站单址单套通信系统电场强度5.4 V/m、功率密度8μW/cm2的标准要求。
4.2 单址多套通信系统监测结果
贵池区14个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.20~3.79 V/m,对应的功率密度值在0.01~3.81μW/cm2之间;东至县7个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.21~0.86 V/m,对应的功率密度值在0.01~0.20μW/cm2之间;青阳县6个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.19~0.67 V/m,对应的功率密度值在0.01~0.12μW/cm2之间;石台县5个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.28~1.56 V/m,对应的功率密度值在0.02~0.65μW/cm2之间;九华山风景区3个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.32~0.45 V/m,对应的功率密度值在0.03~0.05μW/cm2之间,均小于单址多套通信系统电场强度8.5 V/m、功率密度20μW/cm2的标准要求。
4.3 不同区域的电磁环境分析
抽测的池州市建成区和各县建设区抽测的29个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.19~3.79 V/m,对应的功率密度值在0.01~3.81μW/cm2之间;城郊13个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.21~1.65 V/m,对应的功率密度值在0.01~0.72μW/cm2之间;乡镇13个基站周围各敏感点电场强度平均值在0.17~1.66 V/m,对应的功率密度值在0.01~0.73μW/cm2之间。
5 结语
池州市移动通信基站周围电磁环境满足《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)和安徽省无线通信基站电磁环境控制限值的要求,总体环境质量良好。城市建成区内的电场强度要略高于城郊和乡镇的电场强度,城区是居民较集中的区域,因此,要统筹优化城区的基站建设,可由铁塔公司统一负责基站规划建设,做到资源共享。对于个别区域电场强度偏高的基站,要采取控制发射机功率、限制载频、调整天线方向角等措施,降低电磁场对公众的影响。
参考文献
[1]晁雷,刘梅英,苏永渤.辽宁省移动通信基站电磁辐射污染状况分析[J].环境保护科学,2014,30(1):32-34.
[2]环境保护部.移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)[S].2007:3-7.
[3]环境保护部.电磁环境控制限值[S].北京:中国标准出版社,2014:2-4.
[4]国家环保总局.辐射环境保护管理导则——电磁辐射环境影响评价方法与标准[S].北京:中国标准出版社,1996:3.
通信与环境监测 篇9
【关键词】环境动力监控;电力通信;电网应用;功能拓展
近年来，我国电力通信行业加大了体制改革力度，通信网络的建设规模正在不断扩大，对相关维护工作也提出了新的要求，基于智能化电网的建设目标，电力通信系统的发展获得了大力的支持，其中，环境动力监控系统的应用开始受到电力通信行业的重视，实践证明，建立环境动力监控系统，对通信网络运行和维护的效率以及管理水平的提高具有重要的促进作用，同时也在技术上提高了电网运行的安全性和稳定性。
一、环境动力监控系统的组成及特点
（一）环境动力监控系统的组成
环境动力监控系统是由倒树型网络拓扑结构逐级汇接而成，核心部分就是由多个监控端局组成的监控中心，各站点监控端通过站内的传送设备分配的以太网端口，将数据传送给调度中心，由于环境动力监控系统中的数据库以及通信协议在格式上是一致的，这就为多级网络管理结构的构建创造了有利的条件。环境动力监控系统的监控内容比较多，如USP系统、低压配电系统、开关电源、温度、湿度等，其结构主要由监控中心、分站采集平台、资源管理子系统组成，其中，监控中心由硬件结构（WEB服务器、单向隔离装置、配置数据服务器等）、服务端设备（应用服务器、数据服务器、协议转换器等）、客户端设备、网络设备、采集平台、主站功能等组成，分站采集平台由硬件结构、分站功能组成，资源管理子系统由空间资源、局站资源、维修资源、网络资源等组成[1]。
（二）环境动力监控系统的特点
随着通信网络建设规模的不断扩大，通信站点的不断增多，电力通信工作的难度也越来越大，以往分散式的人工维护和管理方法已经无法适应新时期新形势的发展要求，环境动力监控系统的建立极大地减轻了通信人员的工作压力，利用环境动力监控系统可以对环境情况、设备故障以及电网的安全运行做出准确、快速的反应，对出现的问题进行有针对性的维护，不仅可以降低系统维护的成本，还可以提高系统的管理水平。环境动力监控系统主要体现为以下几个特点：利用该系统可以对用户的使用权限进行更为细致的划分，利用该系统可以对电力系统的各个设置、配置等进行监控和管理，利用该系统可以对数据进行存储并最大限度地保护存储数据的安全，利用该系统可以对电网运行状况以及相关操作进行记录，利用该系统可以实现对数据库的代理访问并进行跨平台操作，同时，该系统也便于升级和后续管理[2]。
二、环境动力监控系统的功能实现
（一）系统功能模块的实现
环境动力监控系统的功能模块有很多，如通信模块、报警模块、监测模块、监控模块等，具体内容如下：其一，客户端与服务端通信模块功能的实现，在环境动力监控系统中，客户端与服务端之间存在着大量的网络通信，通信功能的实现也正基于这两个端口，因此要对其建立起连接，并对已建立好的连接进行检查，避免重复登录，相关设备的选用和安装要保证原有的状态，确保设备运行安全，系统的构建通常会采用三层结构模式，在网络层利用防火墙等对无权限用户进行隔离，增强内部系统的安全性;其二，供配电监测模块功能的实现，动力监控系统要完成实时监测供配电情况的任务，然而系统总开关一旦出现问题，就会起到联动作用，从而影响整个系统的正常运行，因此，有必要在主供电回路上安装一台智能监测仪，对设备运行的各项参数进行实时监测;其三，USB监控模块功能的实现，USB监控模块承担着整个系统的监测任务，要对电压、电流以及电路负载等情况进行实时监测，通过设定阀值，系统就会对出现的问题进行报警;其四，防雷监测报警模块功能的实现，防雷监测报警模块是为了使系统免受雷击而安置的功能模块，系统会对非正常微电流进行报警，以保证系统设备能够安全运行。此外，还有空调监控模块、消防监测模块等功能的实现，在此就不一一列述[3]。
（二）网络通信协议的实现
环境动力监控系统通过客户端和服务端可以完成相互通信任务，其具体的通信流程为：初始化全局变量→获得参数设置标记→系统进行判断→发送通信→接受消息。环境动力监控系统在软件测试上应遵循如下原则：由第三方机构来对程序进行测试，最好由专业的测试人员来进行测试，避免对设计工作造成影响;采用先进的测试理论，使测试工作贯穿于整个软件开发过程中;认真制定测试计划、选取测试用例，对输入和输出部分进行综合考虑。要想使环境动力监控系统实现预定的要求，就要对各阶段的性能进行测试，测试主题分为Web安全性测试、数据库安全验证等，以数据库安全性验证为例，主要内容有数据编码验证、加密和解密、数据独立性验证、备份恢复等。
三、环境动力监控系统的设计与构建
（一）环境动力监控系统的设计
环境动力监控系统采用的是一种综合管理模式，能够对电力通信网络运行和维护进行集中监控、集中维护、集中管理。现阶段，为满足智能化电网运行的需求，必须提高电力通信效率，对信息化资源进行规范管理，建立和完善环境动力监控系统。环境动力监控系统与各站点通信设备进行连接，并能够对通信信息实施集中管理，在此过程中，可以对监控中心程序和前端采集程序进行分别考虑，监控中心程序的功能如下：接受监测到的设备以及环境的相关参数，主要有运行状态、工作参数以及报警信息，能够将这些信息实时传送给管理人员;接受报警事件，主要通过语音、短信等方式传送给管理人员，并对报警事件进行记录，以便后续查询和分析;发送控制命令，对设备的启停以及系统的一些操作进行控制，且能够提供远程监控管理功能，方便管理人员管理。
（二）环境动力监控系统的构建
环境动力监控系统在应用之前应完成数据库的设计，数据库的设计要运用到一种能够集创建、查询、控制等功能为一体的额编程语言，以SQL数据库语言为例，该语言具有简洁的语法、高度集成化、普遍适用性等特点，目前应用得比较普遍。环境动力监控系统的建设要遵循安全可靠、开放性、实用性、可拓展性、可维护性、资源共享等原则，随着环境动力监控系统的不断完善，通信站点渠道的日益宽泛，环境动力监控系统的二次建设越来越容易，只需要完成监控系统的搭建就可以，重点在于集中监控中心的设计和功能实现[6]。
四、结论
综上所述，在通信网络建设规模不断扩大的背景下，环境动力监控系统的建立极大地减轻了通信人员的工作压力，环境动力监控系统的建立与完善，为电力通信设备的安全稳定运行和维护，以及环境监测都提供了良好的保障，在集中监控、集中维护、集中管理的模式下，对网络资源和通信信息的管理将呈现出系统化、多层次、多角度的特点，在强大信息化资源支持下，能够为电力通信网络建设提供必要的决策支持，实现电力通信网络综合优势的最大发挥。
参考文献
[1]李政均.综合网管系统在电力通信中的发展及应用探究[J].中国高新技术企业，2014，12（3）：45-46.
[2]顾焕之，孙卫军.环境动力监控系统在电力通信上的应用[J].科技视界，2014，11（2）：81-82.
通信与环境监测 篇10
1 通信机房环境与动力集中监控系统的概述
1.1 通信机房环境与动力集中监控系统的概念
作为分布式计算机控制系统, 通信机房环境与动力集中监控系统通过对监控范围内通信机房的通信设备和机房环境进行遥测和遥信, 实现监视通信机房内各设备的运行状态, 记录和处理各种相关数据, 并且将检查到的故障及时通知给维护人员, 确保维护人员能够及时采取适当的处理对策;进行必要的遥控操作, 改变或者是调整通信设备的运行状态;根据上级监控系统或者是网关中心的指示, 来提供相应的报表和数据, 从而实现通信机房的无人或少人值守, 实现动力和环境的集中监控。
1.2 通信机房环境与动力集中监控系统涉及的主要技术
通信机房环境与动力集中监控系统涉及的技术主要有以下四个方面: (1) 系统规模和网络架构的设计。通信机房环境与动力集中监控系统所监控的范围较大, 一般需要能够涵盖整个本地网的能力, 并且所监控设备的种类和数量都多且复杂, 因此导致系统规模和网络架构的设计与一般小规模的普通局域类设计是完全不同的。 (2) 监控数据的处理方式。通信机房环境与动力集中监控系统管辖着众多的远端局站, 因此可以根据实际情况设置区域监控中心来收集和处理所负责辖区的监控数据。当用户需要查看特定数据时, 相应数据从各区域中心传递给总监控中心, 整个地区各区域监控中心的监控数据成为总监控中心逻辑上统一且唯一的, 但在物理上却是分散的分布式大型动态数据库。 (3) 传输方式的选择。一般情况下, 通信机房环境与动力集中监控系统厂家不会提供传输条件, 监控数据的传输方式需要根据用户的实际情况来定, 可供选择的有DDN和ISDN专网、SDH传输网、外部告警通道、IP网、通信主设备维护通道/公务通道, 而IP网和SDH传输网是目前最为常用的。 (4) 远端现场采集技术。通过分散式的模块化和硬件化设计, 远端现场采集技术使用监控模块来对全部数据进行采集, 它具有安装调试且操作简单、现场数据的采集稳定性较高、已经系统扩充很容易实现的优点。
2 通信机房环境与动力集中监控系统的设计
2.1 系统的总体结构
本文所构建的通信机房环境与动力集中监控系统, 在整体上划分为通信机房监控站、监控中心和远程监控站三个层次。其中, 通信机房监控站由监控主机、智能模块、协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡等组成, 它采集到的数据和报警信息经打包后传递给监控中心;监控中心将接受到的实时数据和报警信息, 用表格和状态图的方式显示在监控中心的大屏幕上, 并将报警信息以短信的方式发送到管理人员的手机中;通过监控中心主机, 远端管理人员可以发送各种控制命令来完成对各种通信设备和环境参数的控制。
2.2 系统硬件部分的设计
根据通信机房环境与动力集中监控系统的需求, 将系统硬件部分划分为五个模块, 分别是微控制器模块、存储模块、串口通信模块、网络模块和温度检测模块, 见(图1)。分别对各模块进行独立设计, 然后再按照各个模块之间的联系连接起来, 这样就可以将复杂的硬件设计变为简单化, 不仅可以减少出错的概率, 还可以提高系统设计的效率。
作为系统的核心, 微控制器模块对系统的各部件进行统一的协调和控制, 从各种外部设备接收到输入的数据后去完成必要的计算和处理工作, 然后把计算的结果发送到相应的输出设备以驱动外部设备。
存储模块为系统提供了存储程序和数据所需要的空间, 一般需要结合外部存储器使用, 形成一个连续存储空间, 这样就会使等待的时间更短且消耗更低。
串口通信模块主要包括RS-232串口通信, 串口设备可以和系统的终端连接, 实现开发人员和系统进行信息交互的功能。
网络模块主要是实现网络功能, 通过网络控制芯片实现系统与Internet之间的资源共享、数据沟通和转发、信息通信和状态控制等功能。
温度检测模块主要是温度传感器产生一个与器件基材温度成正比的电压, 这个电压以一个单端输入的方式提供给ADC的多路开关。当ADC的一个输入是温度传感器并且转换被启动一次后, 单片机经过简单的计算将ADC输出的结果转换成温度数值。
3 结语
目前我国缺乏专业的人员来维护和管理通信机房, 这对通信机房的安全运行是非常不利的, 这就需要构建一套完善的通信机房环境与动力集中监控系统, 来实时采集通信机房设备和环境的各项参数, 并将异常情况及时报告给管理人员。
参考文献
[1]孙六生.萍乡联通动力环境监控系统研究与实践[D].北京邮电大学, 2009.
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