無(wú)線(xiàn)通信SCADA系統的實(shí)現與應用

3.2 無(wú)線(xiàn)通信

3.2.1 通信介質(zhì)

無(wú)線(xiàn)通信SCADA系統監控中心與RTU之間采用VHF/UHF無(wú)線(xiàn)電臺進(jìn)行數據傳輸，工作頻率為203～450Hz（須向當地無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)申請相應的頻點(diǎn)），數據通信的調制方式為FSK，傳送速率為300～1200bps。RTU站點(diǎn)間分布較散，與監控中心距離較遠，因此通信體制采用大區制。監控中心選用TAIT 855/856基地臺，發(fā)射功率為45W，工作在全雙工方式，覆蓋范圍與高增益全向天線(xiàn)鐵塔的高度有關(guān)，半徑可達幾十公里。RTU采用Motorola GM300車(chē)載電臺，配以定向天線(xiàn)，發(fā)射功率為25W，工作在半雙工方式。

3.2.2 通信方式

監控中心采用廣播方式或點(diǎn)對點(diǎn)方式向RTU發(fā)送命令。采用廣播方式時(shí)，RTU只接收命令并執行，如校對時(shí)間、修改開(kāi)/關(guān)燈時(shí)間等命令；采用點(diǎn)對點(diǎn)方式時(shí)，如遙測、遙控等命令，RTU先進(jìn)行站點(diǎn)編號確認，若是則根據命令格式執行相應操作，如控制路為開(kāi)/關(guān)、向監迭中心返回電流、電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障碼數據幀等。

3.3 外圍站RTU結構模塊設計

無(wú)線(xiàn)通信SCADA系統的外圍站RTU結構圖如圖2所示。

RTU主要由單片機測控系統組成，包括數據采集處理及A/D轉換電路、鍵盤(pán)顯示電路、時(shí)鐘電路、路燈全夜燈/半夜燈控制電路、無(wú)線(xiàn)通信電路。外圍站都可獨立運行，即使因通信故障等原因無(wú)法與監控中心聯(lián)系，也可單獨完成路燈系統的日益監控。

單片機測控系統采用80C31作為CPU，27C256作為EPROM，62256作為RAM，在地址譯碼電路中采用74LS138，P2.7分別接62256的片選信號(為零選中)及74LS138管腳G1（為1選中），P2.4、P2.5、P2.6分別接74LS138管腳A、B、C，輸出片選信號控制多路開(kāi)關(guān)、ICL7109、DS12887、74HC245、液晶顯示。

（1）數據采集及A/D轉換電路

RTU實(shí)時(shí)測量參數包括線(xiàn)路的電壓、電流、電度表讀數等。該模塊模擬輸入信號有三相交流電壓UA～UC。線(xiàn)路總電流IA～IC，各支路電流（本系統最多可檢測8條支路）I1A～I1C、…、I8A～I8C，信號經(jīng)V/I變送器、多路開(kāi)關(guān)（4051×4片）、信號處理電路（包括對交流信號整流、濾波等變換）后送入雙積分式A/D轉換器ICL7109，轉換成十二位二進(jìn)制數，其中低八位D1～D8與P0.0～P0.7相連，高四位D9～D12與P0.0～P0.3相連，CPU通過(guò)控制高/低字節使能端HBEN、LBEN分別從數據總線(xiàn)上讀取高四位及低八位數據。

（2）鍵盤(pán)顯示電路

采用液晶顯示。鍵功能主要有：設置站號、時(shí)間、各支路電流變化值、電流/電壓調零校正、全夜燈/半夜燈模式，巡檢/定點(diǎn)檢測每一支路參數等。

（3）時(shí)鐘電路

采用時(shí)鐘芯片DS12C887提供精確時(shí)鐘信號，包括年、月、日、時(shí)、分?？赏ㄟ^(guò)手動(dòng)方式修改時(shí)間，也可由監控中心統一校時(shí)。

（4）路燈開(kāi)/關(guān)電路

可通過(guò)固化在EPROM中的每日開(kāi)/關(guān)燈時(shí)間自動(dòng)執行該站點(diǎn)路燈線(xiàn)路的通/斷，也可通過(guò)手動(dòng)設置方式或由監控中心進(jìn)行遙控來(lái)實(shí)現線(xiàn)路通/斷。

（5）無(wú)線(xiàn)通信電路

由調制/解調芯片TCM3105將接收的模擬載波信號解調為數字信號傳給CPU，將需發(fā)送的數字信號調制成模擬載波信號并通過(guò)GM300車(chē)載電臺、定向天線(xiàn)與監控中心進(jìn)行數據傳送。

4 路燈無(wú)線(xiàn)通信SCADA系統實(shí)現的注意事項

采用VFH/UFH電臺通信的城市路燈無(wú)線(xiàn)通信SCADA系統已經(jīng)連續幾年正常運行。經(jīng)驗表明，只要解決好數據無(wú)線(xiàn)傳輸的可靠性問(wèn)題，在城市大容量監控系統中該方法明顯優(yōu)于有線(xiàn)傳輸方式，性能價(jià)格比高，且可方便地任意擴展RTU。筆者認為在設計調試安裝過(guò)程中還需要注意以下幾方面：

（1）尤其要重視無(wú)線(xiàn)信號的場(chǎng)強測試。在外圍站安裝前，由監控中心基地臺發(fā)送信號，每一個(gè)RTU安裝處都要進(jìn)行場(chǎng)強測試，應無(wú)明顯的同頻干擾和異頻互調干擾，信號電平應在20dB以上。若某個(gè)RTU不能滿(mǎn)足，須改變其地址；當大部分 RTU都不能滿(mǎn)足要求時(shí)，必須改變無(wú)線(xiàn)電臺的工作頻點(diǎn)。

（2）不能選擇過(guò)高的通信波特率，否則極易引起丟碼現象。

（3）在A(yíng)/D轉換電路調試中發(fā)現，ICL7109芯片引腳17（TEST）、27（SEND）不能懸空，應與26（RUN/HOLD）同接+5V。否則A/D轉換數據經(jīng)常會(huì )出現不穩定現象。

（4）用于測量三相電壓的V/I變送器不能直接裝在主板上，否則極易受雷擊而燒毀主板。

（5）在多山地區若無(wú)線(xiàn)信號受影響可設立中斷站。