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一、需求分析
摘要：CDMA是目前解決移動通信信息服務(wù)的一種較好的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計費、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。CDMA的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為推動移動辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)建了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，CDMA網(wǎng)絡(luò)具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。CDMA的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
在原有水井生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，很多必須無人值守的設(shè)備或采集站，不適合搭建有線通訊網(wǎng)絡(luò)。若采用光纖或電臺的方式實現(xiàn)無線通訊，不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且不適應(yīng)移動的需要。
隨著CDMA移動通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無線移動數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用也越來越廣泛。高速的數(shù)據(jù)傳輸和永遠(yuǎn)在線特點，配合按流量收費的資費方式，使CDMA通訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護(hù)、道路交通、商務(wù)金融、移動辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應(yīng)用具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。采用CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)的移動IP通訊，既可獨立作為數(shù)傳通道，也可作為已經(jīng)架設(shè)光纖、數(shù)傳電臺等方式的輔助手段。
三種無線通信方式特點比較
根據(jù)自來水廠監(jiān)控系統(tǒng)分布特點，實現(xiàn)站點間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)有:無線超短波、GSM短信、CDMA。
無線超短波:可用于點對點或點對多點的工作環(huán)境，提供標(biāo)準(zhǔn)接口，可直接與計算機(jī)、RTU、PLC 等連接，實現(xiàn)透明傳輸，傳輸速率為1200-19.2K,頻點間隙為25K,采用工業(yè)頻段230MHZ或400MHZ,接收靈敏度較高,技術(shù)成熟.組網(wǎng)時需要根據(jù)實際環(huán)境架設(shè)天線,中心站一般要求20-30米,分站在10米左右,超短波受電臺數(shù)量的限制。采用這種方式時數(shù)據(jù)中心與監(jiān)控點之間需要架設(shè)微波網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸。
GSM短信:利用GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、手機(jī)終端和監(jiān)控中心之間的通訊接口。采用這種方式，用于數(shù)據(jù)流量較小或只在異常情況下需要告警時，費用高,延時大。
CDMA:有實時在線，按量計費，快捷登錄、高速傳輸?shù)忍攸c。這種方式傳輸數(shù)據(jù)實時性好，傳輸速率高，不受地形或地域的限制，按數(shù)據(jù)流量計費，平均費率低，適合大規(guī)模應(yīng)用。
保持現(xiàn)有設(shè)備系統(tǒng)中的各終端由工業(yè)PLC執(zhí)行實時控制，循環(huán)檢測各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并向上位機(jī)發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。以CDMA通訊方式來代替上位機(jī)與PLC間的通訊。
二、CDMA技術(shù)概述
CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access)，它是在數(shù)字技術(shù)的分支擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，以實現(xiàn)信息通信。CDMA多址技術(shù)適合現(xiàn)代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等，正受到越來越多的運(yùn)營商和用戶的青睞。
三、CDMA網(wǎng)絡(luò)特性
1)CDMA1X用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)點，無需擔(dān)心線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的營業(yè)廳無需進(jìn)行拉線、埋線等工作。較光纖或?qū)＞�系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。
2)CDMA1X資費便宜，計費合理。CDMA1X資費包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費還便宜。銀行聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必采用資費很高的專線(DDN、幀中繼)。CDMA1X還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行計費。在CDMA1X網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，營業(yè)廳既不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。
3)CDMA1X能較好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。
4)CDMA1X網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于CDMA1X網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(IP網(wǎng)或X.25網(wǎng))互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(集群，雙向傳呼，GSM短信息)而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。
5)覆蓋較好。比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(集群，雙向傳呼，CDPD)而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是較好的。
四、水井生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用解決方案
以一般水井生產(chǎn)監(jiān)控為例，監(jiān)控的參數(shù)有:水井液位、電壓、電流及狀態(tài)�？梢詫z測參數(shù)在相應(yīng)畫面和報表中顯示出來，并根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如最大值、最小值、平均值、累加值、定時值等的計算處理，并分類進(jìn)行存儲，接受各種形式的查詢功能。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的報警限值，在實測值超限時發(fā)出報警信息，以便及時采取措施。
數(shù)據(jù)中心站組建
數(shù)據(jù)中心站通過專線(VPDN)方式直接接入CDMA移動基站，并獲得一個固定的IP地址。采集站數(shù)據(jù)無需路由到Internet網(wǎng)絡(luò)，采集站DTU也采用固定IP地址的UIM卡。采用這種方式組成點對多點網(wǎng)絡(luò)具有實時性好、安全性高的特點，但接入費用相對較高。
由工控機(jī)和網(wǎng)關(guān)組成LAN局域網(wǎng)，接入CDMA網(wǎng)絡(luò)以作為PLC的上位機(jī)，采用組態(tài)軟件充當(dāng)人機(jī)界面。根據(jù)工藝要求預(yù)置幾套工藝流程，用戶可根據(jù)實際需要加以選擇設(shè)備運(yùn)行狀況、儀表檢測參數(shù)可顯示在顯示器上，顯示方式多樣，有指示燈狀態(tài)顯示、虛擬儀表數(shù)碼顯示、光棒圖模擬顯示、動態(tài)曲線跟蹤、歷史曲線查詢、形象動畫顯示等。人機(jī)界面友好，操作方便，關(guān)鍵控制點密碼保護(hù)，系統(tǒng)可靠。計算機(jī)參與設(shè)備管理，累計設(shè)備運(yùn)行時間，計算電能消耗。并可根據(jù)事先設(shè)定的監(jiān)控范圍、對流量、液位、PH值等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，一旦超出設(shè)定范圍，計算機(jī)立即啟動聲光報警，并將這一時刻的有關(guān)數(shù)據(jù)、工況記錄下來，以供分析、決策。計算機(jī)所測數(shù)據(jù)可按一定時間間隔記錄在硬盤上，用戶可根據(jù)需要隨時將有關(guān)數(shù)據(jù)打印出來。
遠(yuǎn)端采集站組建
在采集站處加裝工業(yè)PLC，采集所有子系統(tǒng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合處理。PCL串口掛接LZ CDMA DTU，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一收發(fā)。
可編程控制器PLC接受控制中心站程控指令，執(zhí)行實時控制，循環(huán)檢測各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時向數(shù)據(jù)中心站發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。各儀表間采用模擬隔離，以減少相互干涉，提高系統(tǒng)精度。
在設(shè)計中，通過選擇具備高可靠性設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少設(shè)備故障率，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。設(shè)備本身的可靠性是決定整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的主要因素。特別是采集點的CDMA DTU，更是整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的重要保障。本次選取廈門藍(lán)斯通信公司的LZ系列的CDMA DTU設(shè)備具有高可靠性，通過了國家標(biāo)準(zhǔn)的EMC抗干擾測試，在設(shè)備級充分保障了網(wǎng)絡(luò)可靠性。
CDMA DTU根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址和端口(例如:59.57.95.36:1099)來主動訪問數(shù)據(jù)中心站，并建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個CDMA DTU的IP地址和ID號，當(dāng)主站要向某個PCL提出數(shù)據(jù)請求時，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到對應(yīng)的CDMA DTU，將命令下發(fā)到該P(yáng)LC，PLC響應(yīng)后通過CDMA DTU把數(shù)據(jù)發(fā)到數(shù)據(jù)中心站，即完成了一個應(yīng)答式的通訊流程。
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