基于網絡通訊的設備信息化系統

趙博+黨倩+高林

摘 要

本文是對基于網絡通訊系統的介紹，主要是設備數據采集系統和監控系統。系統分別由信息與控制網絡的建立和集成、檢修過程管理子系統、數據采集與通信裝置組成。

【關鍵詞】數據采集 RS-485總線網絡通信 以太網絡通信 監控系統 嵌入式系統

為實現數字網絡化管理設備，這就需要將工裝設備的試驗數據自動分類檢測，通過網絡把各個場地的數據傳輸匯總到一起后統一格式，這樣就能夠對各場地的工裝設備使用及檢修情況有效監測，還能夠進一步對檢修數據進行分析總結找出相互的關聯，對以后的檢修工作有一點的幫助，也可使設備從定期檢修轉換成現狀檢修提供科學的數據依據。

對于一些不適合更換的大型設備，就需要在工裝設備的數字化信息系統上進行改造，通過內部的網絡系統對設備使用和檢修試驗時數據進行傳輸、處理、歸檔，對所需數據進行計算機管理，方便以后的查找和使用。

1 系統的整體組成

此系統是根據信息檢測技術與計算機網絡技術提出的數字化改造信息系統，通過指紋識別技術和多媒體技術，對檢修過程及質量進行有效控制。此系統由信息與控制網絡的建立和集成、數據采集與通訊裝置、檢修過程管理子系統三個部分組成。

1.1 信息與控制網絡的建立和集成

此系統是基于網絡通訊的設備數據采集系統和監控系統。主要由服務器、數據采集與通信系統、RS-485總線網絡、以太網絡、監控系統和系統管理對象組成此系統。此系統是集高級編程語言程序設計、數據采集與通信、數據庫、嵌入式系統等為一個整體的綜合性系統。

1.2 數據采集與通訊裝置

此裝置即系統的核心裝置，要想完成設備檢修的數字信息化，就需要添加“數據采集與通訊裝置”，此裝置數據采集能夠自動進行，將采集的數據利用網絡輸送入監控機上，每臺檢修設備安裝一個“數據采集與通訊裝置”，這樣設置一臺監控機就可管理多臺檢修設備。該裝置還有四項功能：

（1）所需數據可通過傳感器或現有電路采集；

（2）可按照設備的不同要求不同特點顯示被測數據；

（3）操作者可利用薄膜鍵盤輸入操作代碼、數據發送和控制命令；

（4）利用與監控計算機之間的數據通訊，把檢測的數據運送到分析處理軟件，處理后存入數據庫。

1.3 檢修過程管理子系統

檢修過程管理監控機將數據網絡和信息網絡兩種網絡形式集合成統一網絡，同時也是數據網絡與上層信息網絡的結合部。監控計算機采用以太網絡通訊技術，本地和遠程數據庫調用技術，ODBC技術等實現遠程監控。監控計算機同時配置指紋儀，方便于操作者和檢驗者對操作者的工作進度、工作情況等進行現場指紋確認，實現檢修過程的數字信息化控制。將指紋識別技術應用在檢修過程管理子系統中，對現場的質量嚴格把關，同時也能夠確認用戶身份，現在一些現場操作人員對計算機的使用能力差，則更體現了此系統的使用價值。

2 數據采集與通訊裝置

此裝置是嵌入式系統，使用匯編語言編輯實現。裝置采用了高性能單片機技術、惡劣環境下抗干擾硬軟件設計技術、微型隔離放大器技術、高頻高壓脈沖采集技術、最新信號采集處理模塊、抗振動工藝等多種先進技術。此裝置有體積小、重量輕、信息化程度高、精度高，同時數據傳輸清晰可靠，裝置穩定性好等優點。

2.1 裝置的硬件結構

裝置的工作過程是使用者通過鍵盤輸入向裝置發出指令，裝置的CPU控制單元執行應用程序，此時采集通道已打開，從傳感器處輸入的信號通過數據采集單元轉化成數字，再送入CPU控制單元，數據經處理后，保存在數據存儲單元中，再由通訊單元將存儲的數據發送到RS-485網絡中，顯示控制單元對數據等實時顯示，實現信息化。

2.2 裝置的軟件結構

軟件系統是以模塊化程序設計的，由初始化、數據采集處理、小型漢字庫、數據通信、動態文本顯示等幾大基本模塊組成。可使用匯編語言或C語言來編寫軟件，兩者各有各的特性，分別為可操作性強和可讀可移植性好。軟件中各模塊有各模塊的功能，單片機及其他設備的初始化由初始化模塊完成，數據的采集、處理、轉換和記錄由數據采集處理模塊完成，設備的實驗數據由動態文本顯示模塊負責，操作者可根據數據檢測設備；數據的網上傳輸由數據通信模塊完成，可在數據庫里查詢結果，所需的各種漢字的字母信息由小型漢字庫顯示。

3 數據通訊

3.1 下級網絡的數據通訊方式

（1）監控機管理工裝設備的“數據采集與通訊裝置”，接收設備發送的數據，同時建立相應數據庫；監控機與“數據采集與通訊裝置”采用的通訊協議是不同的，通過以太測控網關來完成信息的輸送和接收。通信方式為主動查詢，當有數據發送過來時，可查詢監控機，若給出應答，雙方才能進入數據通信，若無應答，則繼續查詢。

（2）RS-485總線通信是利用平衡發送、差分接收的一種串行總線接口，抗共模抗干擾能力強，可以由一個發送器驅動多個設備，遠距離通信，成本少，可靠性高，應用廣泛。RS-485是半雙工通信，只需一對雙絞線就能夠實現總線通信，因此在多個設備互聯時應用起來非常方便。

RS-485通信是采用TTL電平信號與差分信號之間的轉換進行平衡發送和差分接收的，此種方式抗共模抗干擾能力強，接收的靈敏度也高。

3.2 上級網絡的數據通信方式

星形拓撲結構由服務器管理的網絡采用，監控機采用RJ45通用網絡插座直接與主系統網絡連接，中心網絡服務器利用構建和管理的大型數據庫， VB6.0開發管理系統構成。監控機向上連接，是通過PIC工業的以太網卡和現有的以太網進行，將裝置采集到的數據輸送到驗收服務器上，監控機再負責運送各檢測數據至網絡服務器。

4 結束語

數字化改造信息系統，利用客戶/服務器的先進模式進行開發，使用Windows 2000 Server數據庫以及開放式通用數據庫系統，Microsoft Access為支持，使用Visual 6.0編輯器，使用Windows 2000平臺，數據庫通訊協議為TCP/IP，檢修采用了指紋管理，將接收到的數據保存在網絡服務器中，從而使數據的安全得以保障，不至于丟失。

在“數據采集與通信裝置”中，以低價的高性能單片機微機作為微處理器，采用高性能的數據采集模塊進行數據采集，配液晶顯示屏和功能鍵盤，可方便地進行有關信息、數據的顯示和操作命令的輸入，與監控計算機之間的數據通訊，是以太網絡與以太測控網關兩者之間的數據交換。

參考文獻

[1]李瑞欣.基于網絡和狀態監測的設備管理理論與方法研究[J].天津大學報，2016（06）：14-15.

[2]曹健.家庭移動通信及信息化系統的終端軟件設計與實現 [J].哈爾濱工業大學，2015（07）：12-13.

作者簡介

趙博（1981-），男，甘肅省平涼市人。碩士研究生，工程師。主要研究方向為網絡安全、數據分析。

作者單位

1.國網甘肅省電力公司 甘肅省蘭州市 730000

2.國網甘肅省電力公司信息通信公司 甘肅省蘭州市 730000

3.國網甘肅電力金昌供電公司 甘肅省金昌市 737100endprint