如何降低无线远程监控系统的成本

http://www.intl-sensor.com 时间:2010/9/19 15:09:03 点击5226次

在当今的许多远距离工业无线监控系统，使用RS485总线再加上GPRS/CDMA1X移动通信网的解决方案，是一种非常普遍的选择。然而，由于金属材料价格的飞涨，以及布线施工所面临的种种问题，无疑都给RS485总线解决方案带来巨大的压力，同时，由于RS485总线信号传输的距离有限，稍远一点的距离都必须要使用无线移动网络来进行连接。而使用移动通信网的成本则是高昂的，因为不仅包括GPRS/CDMA1X模块本身的价格不低，而更重要的，则是每一个GPRS/CDMA1X模块，都必须要长期承担网络使用费，这无疑给这种方案的普遍使用带来很大的阻碍。

这里，我们向大家介绍一种经济有效的无线远距离自动监控系统方案。该系统主要利用了西谷公司独有的，经过客户广泛使用，并经过国家权威机构全面测试，被证明具有高度的工作可靠性，和超远的传输距离的低功耗无线数传模块，以及我们在长期实践中所积累的经验，构建了一种简单有效的无线通信网络。该通信平台充分利用了Zigbee技术所有的，自动组网和抗环境干扰的优点；避开了Zigbee网络因使用多次中继来延伸传输距离，从而使得大部分网络节点必须依赖外部电源供电，以及在大多数实际应用场合没有实际价值的动态组网，动态路由功能给网络带来巨大负担和传输时延的矛盾，极大地通信传输的效率。

这个方案，不仅可以省去大量的线路铺设费用，今后的维护费用，以及铺设中必然面临的各种麻烦，而且，还可以减少GPRS/CDMA1X模块的使用数量，从而大大降低整个系统建设成本，和长期的网络使用费。
（参阅河南交通厅委托国家电子标签产品质量监督检验中心所作的，几种主要产品的物理技术指标检测报告，北京交科公路勘测设计研究院的系统功能测试报告www.westvalley.cn/xinbiaoji.pdf; www.westvalley.cn/yueduqi.pdf; www.westvalley.cn/carda.pdf; www.westvalley.cn/cardb.pdf; www.westvalley.cn/actualtest.pdf; 以及河南省交通实业发展有限公司，长期的系统现场使用试验报告：（www.westvalley.cn/work/test report.pdf），
简单方案说明：（参见附图）

1．网络中每一个无线通信模块都有一个自己唯一无二的地址编码号，每一个地址编码号中，除了还包含有它所属的中心采集模块的编号信息，如图1所示。系统启动以前，都需要启动一个登记注册和组网过程，即所有终端模块都需要将自己的位置编号，传往控制中心，例如中心模块B将收到来自b1,b2,b3,b4,……等终端模块发来的编号信息，中心数据采集模块B收到这些信息后，将在这些位置编码信息中，加上中心模块B自身的位置信息，在向上传给控制中心的同时，也将这个新的位置编码号返还给终端模块，告诉终端模块和控制中心，这将是他们在网络中的注册地址编码号：Bb1,Bb2,Bb3,Bb4,…..，收到中心模块B的返还信号后，终端模块的注册工作也告结束。模块B在接收到控制中心返还的，接收到这些注册信息的回执信息后，整个注册过程就算完成了，注册组网完成后，所有模块在网络中的地址也就固定下来了。整个网络结构信息将自动储存在计算机中。每当更换网络模块后，系统将自动识别新换的模块，并设置好新模块在网络里面的位置信息。

2．终端模块一般采取如下的工作方式：定时发送一次所采集到的传感器信息（例如10秒钟或一分钟，5分钟发送一次温度信息），与此同时，控制中心可以根据实际需要设定一个报警的上下限值，如果传感器采集到的温度之超出这个上下限值，终端模块将立即发出报警信号或预警信号，同时自动更改上报温度数据的频率（例如2秒钟一次或5秒钟一次）直到温度恢复到上下限值之内。其他信息，例如电压，风力等信息的传输，与温度信息的传输类似。注意，终端模块上报信息的时间间隔，报警上下限值的设定，可以通过控制中心，以无线命令的方式加以更改。终端模块在定时上报数据之后，还有机会接收到控制中心通过中心数据采集模块发来的各种工作指令。

3．中心数据采集模块在收到来自终端模块的数据信息后，将打包传往控制中心，在传输过程中往往还需要经过一次或多次中继。当网络传输数据量比较大时，中继模块还可使用双模块和双频道来进行工作。

4．对于终端数据采集模块，我们建议使用WV2436b2, 它具有
5 路TTL电平接口，终端模块带有10位精度的A/D转换功能，还可根据需要提供RS232/RS485接口（提供RS232/RS485后的模块尺寸为：长x 宽x高54 mm x 30 mm x 12 mm ）。终端模块使用1 -2节5号锂电池驱动，电池寿命一般可达2年以上，取决于模块工作的频繁程度。WV2436b2 模块的具体技术指标请见附件。

5．中心控制模块采用WV2436B模块，WV2436B模块与WV2436b2模块相比，的整个电路设计进一步增加了抗干扰以及可靠性保证的功能，这也是在克拉玛依油田，北京铁道科学研究院地铁项目，和河南高速公路项目普遍使用的模块。其功耗比WV2426b2要大一些。尺寸也要大一些。WV2436B模块的具体技术指标请见附件。

6．每一个通信模块，可根据所需要传输的距离和工作职责，采用不同的天线。中心数据采集模块一般需要使用全向天线，如果距离近，可直接使用我们提供的10厘米长的0dB增益的全向小天线，如果距离不够，则可使用全向圆柱状高增益大天线。50 厘米长,直径2厘米5dB增益的天线，或120厘米长，3 厘米直径，11dB增益的中馈天线。终端数据采集模块如果距离够，可直接使用我们提供的10厘米长的0dB增益的全向小天线，否则需要使用12 dB 增益的八木定向天线。

7．每一个模块的射频发射功率不超过0.1瓦，总的功耗约为1 瓦左右，因而耗电很低。
以上是系统工作方式的基本说明