在煉焦爐無線監(jiān)控系統(tǒng)中GPRS無線通訊模塊的應用介紹

隨著世界現(xiàn)代化進程步伐的不斷加快，"能源"和"污染"問題越來越緊迫地擺在世界人民面前。煤--這一傳統(tǒng)能源的大量挖掘使用造成資源逐漸緊缺和大面積污染，使政府和人民感到恐慌和焦慮。

集智達針對"降低污染"這一主旨，投入大量人力物力開發(fā)出了方案。

本案例是一套基于GPRS無線通訊模塊的煉焦爐無線監(jiān)控系統(tǒng)，由一個主站和N個分站組成。主站由一個GPRS無線通訊模塊和一臺上位機（計算機）組成。無線網(wǎng)絡技術在近一兩年開始全面普及，無論是在家庭用戶還是企業(yè)用戶中，我們都能看到無線技術的影子。 認識無線監(jiān)控，相信大家對有線監(jiān)控系統(tǒng)比較了解，有線監(jiān)控系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡攝像機、云臺、視頻服務器、監(jiān)控終端等設備組成。而無線監(jiān)控系統(tǒng)所需要的設備則比較簡單，它只需要無線網(wǎng)絡攝像機、無線AP、監(jiān)控終端等設備組成，如果需要遠距離無線監(jiān)控，還要增加戶外無線網(wǎng)橋等設備。一個無線局域網(wǎng)的組建要根據(jù)具體環(huán)境來看，無線監(jiān)控系統(tǒng)是基于無線局域網(wǎng)之上組建的一個監(jiān)控系統(tǒng)。因此，無線監(jiān)控系統(tǒng)的組建同樣要根據(jù)具體的環(huán)境來決定，但總的來說可以，無線監(jiān)控系統(tǒng)具有三種模式，一種是室外無線監(jiān)控系統(tǒng)，一種是室內無線監(jiān)控系統(tǒng)，還有一種是室外和室內混合監(jiān)控系統(tǒng)。室外無線監(jiān)控系統(tǒng)應用在一些工廠，它們需要對各個地方的安全進行監(jiān)控等；室內的無線監(jiān)控系統(tǒng)應用在如礦井、鋼鐵冶煉、酒店賓館等行業(yè)中；室外和室內混合組建的監(jiān)控系統(tǒng)我們就不在敘述，只要能夠將室外和室內的監(jiān)控系統(tǒng)組建成功，這種混合方式也就顯得非常簡單。

各分站分別由一個GPRS無線通訊模塊和一個工業(yè)用PLC組成，PLC負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS無線通訊模塊上傳到主站（監(jiān)控機房）。

主從站系統(tǒng)配置框圖如下：

中心監(jiān)控室 （主站） 各監(jiān)測點（從站）

本系統(tǒng)采用一點對多點組網(wǎng)；半雙工協(xié)議透明傳輸。中心監(jiān)控室設在距煉焦爐100米左右的平房內，天線架在房頂。中心監(jiān)控室與各監(jiān)測點采用GPRS無線通訊模塊點對多點通訊。無線通訊采用具有SCADA功能的主從通訊協(xié)議， PLC通過其標準RS-232接口或RS-485接口與GPRS無線通訊模塊相連實現(xiàn)無線通訊。

PLC根據(jù)其不同用途分別放置在各需要監(jiān)控的監(jiān)測點，負責各項數(shù)據(jù)的采集。 PLC采集到數(shù)據(jù)后，通過GPRS無線通訊模塊自動向中心監(jiān)控室傳送實時數(shù)據(jù)。PLC = Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC.但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,plc自1966年美國數(shù)據(jù)設備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優(yōu)良，功能強大。

系統(tǒng)總體布局如下：

系統(tǒng)方案分析

由于煉焦廠的所監(jiān)控的各項參數(shù)的無規(guī)律性，同時又要要求所監(jiān)控的各項數(shù)據(jù)具有非常高的實時性和可靠性。所以本系統(tǒng)多址方式采用載波偵聽多址（CSMA），即從站主動上傳的方式進行無線數(shù)據(jù)傳輸。

各從站實時檢測本地PLC狀態(tài)和空中所用頻點的電波狀態(tài)，當檢測到PLC采集到數(shù)據(jù)后，如果檢測到空中所用頻點的電波空閑，則從站自動向中心監(jiān)控室發(fā)送數(shù)據(jù)，如果檢測到其它電臺正在發(fā)送數(shù)據(jù)（空中所用頻點的電波繁忙），則該從站進行數(shù)據(jù)緩存，等待空中信道空閑時，再將數(shù)據(jù)回傳到中心監(jiān)控室。

從站GPRS無線通訊模塊的移動軌道可以依照用戶需求自行安放，由于是從站自主發(fā)送數(shù)據(jù)，所以不會造成從站GPRS無線通訊模塊距離太近而產(chǎn)生誤碼的問題，在任一時刻，最多只有一個從站與主站進行無線通信。

中心監(jiān)控室的GPRS無線通訊模塊接收到各從站上傳的數(shù)據(jù)后通過計算機串口（EIA-232）傳到上位機，在監(jiān)控室上位機利用軟件讀取煉焦時需要控制的各項參數(shù)。作業(yè)人員根據(jù)對采集的數(shù)據(jù)進行分析從而實現(xiàn)對煉焦廠的監(jiān)控，同時還可以打印各種報表。

主站保留輪詢功能，由軟件設置輪詢間隔時間，定期輪詢從站以避免某一從站出現(xiàn)故障而長時間沒有數(shù)據(jù)上傳的弊端，從而保證了各從站準確、及時的工作狀態(tài)。

主站通過上位機軟件設置報警功能，當輪詢某一從站設備時，正常情況下，從站應當返回確認信息，確認自己的狀態(tài)良好。如果主站N次輪詢，從站都未能返回或是返回錯誤數(shù)據(jù)，上位機軟件自動報警，以提醒操作者需要檢查該從站的工作情況。

系統(tǒng)優(yōu)勢

● 替代了光纖和專線，降低了網(wǎng)絡建設成本，為用戶節(jié)省大量的費用；

● 工程建設周期短；

● 可靈活方便地進行安裝布署；

● 擴充性強；

● 提供高可靠性；

● 提供遠程實時監(jiān)控；

● 設備成本低，性價比高。