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                  基于嵌入式技术及无线通讯技术的远程无线供水测控系统设计详解

                  2020年12月03日 15:45 ? 次阅读

                  目前工业供水点的生产操作主要依靠人工完成。为了确保工业供水点各个水井的正常工作,水井调度站需要24小时有人值守,调度人员实行分班调换的方式确保工业供水生产的正常运行。由于采用人工控制方式,这样就给在夜间、气候恶劣时执行现场任务的调度人员带来了很大的难度以及产生上难以预料的事故。另外,在工业供水点,一些水井与调度站之间的距离达数千米,水井和调度站之间的道路情况很差,也给到现场进行操作带来了很大的难度。

                  随着计算机技术、通信技术、数据采集技术的发展,测控技术也得到了迅速发展;ARM的嵌入式系统作为核心处理器,它体积小,结构紧凑,可作为一个部件埋藏于所控制的装置中。它提供用户接口,管理有关信息的输入输出,监控设备工作,使设备及应用系统有较高智能和性价比。嵌入式系统的硬件以芯片、模板、组件、控制器形式埋藏于设备内部,软件一般采用实时多任务操作系统和相应的应用软件,一般固化在闪存中。软件硬件可裁剪,非常适合构成一种高性能、高可靠性、低成本、小体积、低功耗的测控系统。文中设计了基于嵌入式技术的无线供水测控系统可大幅度节省人力资源、有利于工业供水的安全生产以及提高生产效率。

                  1 基于ARM的嵌入式系统总体设计方案

                  整个测控系统由工业供水测控单元、无线数据通信系统和主控计算机3大主要部分组成。

                  工业供水测控单元是整个系统的核心,它主要由嵌入式核心、数据采集模块、控制输出模块、通信模块4部分组成。其中:数据采集模块通过各种传感器采集工业供水现场的各种数据和参数;控制输出模块通过继电器来切换工业供水现场的各种运行状态;通信模块负责与主控计算机通信,传送各种数据与命令。嵌入式核心是现场控制单元的核心部分,它负责协凋、调度各个任务的运行从而实现各种功能。

                  主控计算机是整个系统的系统管理中心及用户窗口。一方面,它负责接收现场控制单元发送过来的各种数据,整理、保存在数据库中并在屏幕上显示最新信息;另一方面,管理人员可以通过主控软件提供的控制命令,控制现场控制单元,随时对生产现场进行生产方式的转换。

                  系统的整体工作原理为:系统通过安插于生产现场的各种传感器采集生产数据及各个参数,在操作系统通讯任务的调配下与主控计算机之间交换数据;同时接收主控计算机发出的动作命令,处理器收到命令后指挥各个继电器动作从而实现对生产设备的控制;处理器在收到传感器采集的数据后自行分析比较,当数据数值超出正常范围时处理器会按既定程序对生产设备实施相应的;げ僮,同时将错误类型信息通过无线方式上报给主控计算机;处理器可通过UART1实时向外输出工作参数,以方便现场维护;操作系统中的LCD显示任务和键盘扫描任务可实时通过LCD显示器对外显示相应的工作状态参数,也可利用测控单元面板上的键盘对测控单元进行操作。

                  2 系统硬件设计

                  系统硬件结构分为供水测控单元部分、无线通讯部分。供水测控单元部分系统硬件结构示意图如图1所示。

                  基于嵌入式技术及无线通讯技术的远程无线供水测控系统设计详解

                  无线通讯部分结构图如图2所示。

                  基于嵌入式技术及无线通讯技术的远程无线供水测控系统设计详解

                  1)工业供水测控单元部分 工业供水测控单元按照功能的不同可以分为:嵌入式处理器部分、开关量输入输出部分、模拟量输入部分、三相电源电压/电流采集部分、电源部分等。其中微控制器部分作为系统的控制核心,负责协调系统各部分正常工作;开关量输入输出部分负责读取生产设备的工作状态以及实现对生产设备的控制;模拟量输入部分负责采集各种传感器输出的标准信号;三相电源电压/电流采集部分负责采集工业生产现场的动力电供电参数;通信部分主要负责现场控制单元与无线数传电台之间的数据交换;电源部分负责提供系统需要的各种电压。

                  2)无线数据通信部分 为了实现远程无线测控,无线通信部分成为系统的重要组成之一。现有远程测控系统中,测控终端大多采用GPR S、SMS或微波等无线传输方式。然而,由于本文所设计的远程无线测控系统主要应用于工业供水点的测控,工业供水点一般都分布在人烟稀少、远离城镇的地区,而这些地区通常没有移动电话网络的覆盖或者网络覆盖率低、信号质量差,故无法采用依赖移动通讯网络的GPRS或者SMS方式,即使在有网络覆盖的地区也不能保证各个测控点都能接收到良好的信号,因此也就无法保证通讯的可靠性与实时性;而且如果为这套测控系统单独建设昂贵的微波通信网络也是不切合实际的。因此目前最好的方法就是采用数字式无线数传电台组成数据传输通道。

                  3 系统软件设计

                  该测控系统所要完成数据采集、数据计算、串行数据通信、屏幕显示等一系列任务。其工作较为复杂,程序较为庞大,需要管理的外设也较多,所以只有在设计中加入嵌入式多任务实时操作系统才能拥有稳定工作的硬件基础,开发工作重点才能由原来硬件的调试、软件的调试转变为对于实际应用系统的性能的提高以及智能化软件的编写。另外,只有在一个完整的、具有统一编程规范的操作系统基础上,使用高级语言开发出的应用程序,才可能具有良好的可移植性,才可能被重复利用。可见,引入嵌入式多任务时事操作系统是实现测控平台多种功能协调运作的最好途径,也是唯一途径。操作系统与模块化硬件设计结合起来,共同构成一个可以重复利用的软硬件系统平台,除了可以最大限度地提高开发的效率、减少资源的浪费外,还可以通过长期对于该平台的研究,逐步优化平台软硬件资源,提高其性能,并满足日后更多应用领域的应用需求。

                  系统软件工作流程图如图3所示。

                  基于嵌入式技术及无线通讯技术的远程无线供水测控系统设计详解

                  整个系统的协调工作可由图4的系统工作阶段示意图来描述。

                  基于嵌入式技术及无线通讯技术的远程无线供水测控系统设计详解

                  系统上电后处执行OSInit()初始化μC/OS-II;初始化完毕后执行外设初始化,如UART、LCD等初始化程序,并创建各级任务和相应的消息邮箱、信号量等。之后开始采集传感器数据,并相应的解析。之后可完成对主控计算机命令的解析、键盘扫描、LCD显示等与完成异步事件的监测,如入侵报警信号等,这两个状态中的各个任务从宏观上看是并行执行的。之后将上两个状态的处理结果通过无线方式发送至主控计算机。完成后再采集新的传感器数据,开始新一轮的工作,以此周而复始的在现场前端进行采集、控制、运算并将处理结果实时地发送至主控计算机。

                  位于调度室的主控计算机的任务是与位于各个水井泵房的测控系统进行实时通讯,获得每台测控系统测量到的数据,并向各个测控系统发送命令数据。

                  主控计算机调度程序采用地址轮询的方式访问各台测控系统,将返回的数据参数存入数据库保存,方便历史数据的杏询。软件采用先进的双机热备技术,主机与备用机同时运仃程序,即使运行中一台计算机出现故障,程序也能无缝切换到另一台计算机机继续运行,具有极高的稳定性与可靠性。调度程序的界面清晰友好,其界面画面如图5所示。

                  基于嵌入式技术及无线通讯技术的远程无线供水测控系统设计详解

                  4 结论

                  文中基于嵌入式技术以及无线通讯技术研究并设计了一套远程无线供水测控系统,该主要根据工业供水测控的具体要求设计了各种输入/输出接口、编写了运行于μC/OS-II操作系统之上的各个任务代码并进行了实际测试。经过系统试运行表明,该嵌入式测控系统具有较高的测量精度,而且整个系统具有较高的可靠性、较低的成本和功耗等特点,非常适用于工业控制领域。

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                  无线模块种类及区分方式

                  无线模块的种类及区分方式

                  发表于 2020-12-03 09:26 ? 199次阅读
                  无线模块的种类及区分方式

                  供应链管理的发展受技术制约

                  事实上,新技术会打破行业壁垒,进一步实现信息对称,而信息对称之后,将会带来行业的融合,在融合的基础上...

                  发表于 2020-12-03 10:13 ? 700次阅读
                  供应链管理的发展受技术制约

                  5g车联网融合,未来自动假设车辆必备

                  除了之前所提到的自动驾驶方向的应用外,在5G通信网络大量部署的时代,5G车联网因为不需要单独部署路边...

                  发表于 2020-12-03 14:28 ? 204次阅读
                  5g车联网融合,未来自动假设车辆必备

                  【新专利介绍】一种便携式摄像型水表抄表装置

                  2020年12月03日,北京市自来水集团有限责任公司海淀营销分公司申请了一项国家发明授权专利——一种...

                  发表于 2020-12-03 15:37 ? 243次阅读
                  【新专利介绍】一种便携式摄像型水表抄表装置

                  细谈智能穿戴的五大关键技术

                  在物联网时代,智能穿戴承载着人与“机”之间的“沟通”,并扮演着物联网控制中心这样一个角色。正如计算机...

                  发表于 2020-12-03 16:57 ? 807次阅读
                  细谈智能穿戴的五大关键技术

                  中移物联与日海子公司签署4G通信模组合同

                  日海智能称,本合同的采购总额上限为人民币7950万元(含税),合同总价最终以买方实际采购订单货物数量...

                  发表于 2020-12-03 16:53 ? 808次阅读
                  中移物联与日海子公司签署4G通信模组合同

                  如何借用互联网技术来进行产业升级的详细资料概述

                  缘起在2018年工业互联网持续升温的背景下,工业互联网平台型企业开始重视平台的生态建设,而平台生态的...

                  发表于 2020-12-03 15:06 ? 843次阅读
                  如何借用互联网技术来进行产业升级的详细资料概述

                  一种基于机器视觉和深度学习的智能路牌识别系统

                  在智能路牌识别系统中,挑选日常常用的3 000个汉字进行了训练,基于国家标准规定——道路路牌采用方...

                  发表于 2020-12-03 08:46 ? 1491次阅读
                  一种基于机器视觉和深度学习的智能路牌识别系统

                  RF信号分析仪14GHz NI PXIe-566...

                  观看Jim Bains和Raajit Laal谈论业界最高性能的RF信号分析仪14GHz NI PX...

                  发表于 2020-12-03 05:15 ? 713次阅读
                  RF信号分析仪14GHz NI PXIe-566...

                  “联发科技首届校园软件大赛”等你来挑战!

                  联发科技是全球IC设计领导厂商,专注于无线通讯及数字多媒体等技术领域。本公司提供的芯片整合系统解决方...

                  发表于 2020-12-03 17:22 ? 1121次阅读
                  “联发科技首届校园软件大赛”等你来挑战!

                  超低功耗与最具扩展性的微控制器:飞思卡尔Kine...

                  演讲题目《基于ARM Cortex-M4的Kinetis 微控制器超低功耗,混合信号集成,最具扩展性...

                  发表于 2020-12-03 15:10 ? 684次阅读
                  超低功耗与最具扩展性的微控制器:飞思卡尔Kine...

                  车辆配电系统:由嵌入式技术、双冗余CAN总线与L...

                  由于特种车辆的电子设备种类和数量繁多,传统半自动配电方式的管理能力有限,体积和重量较大、车辆电网故...

                  发表于 2020-12-03 18:47 ? 365次阅读
                  车辆配电系统:由嵌入式技术、双冗余CAN总线与L...

                  Huawei Pay,让华为手机变成了交通卡

                  手机秒变公交卡的同时,还能秒变银行卡。在Huawei Pay中添加银行卡,就可以在POS机刷卡消费,...

                  发表于 2020-12-03 11:07 ? 4325次阅读
                  Huawei Pay,让华为手机变成了交通卡

                  远程无线可移动视频监控系统:基于物联网与嵌入式技...

                  测温测量和控制在当今社会生活中扮演着至关重要的角色,国际国内市场现有的多种测温技术涵盖了安检、市 ...

                  发表于 2020-12-03 14:45 ? 434次阅读
                  远程无线可移动视频监控系统:基于物联网与嵌入式技...

                  用嵌入式元件技术和EDA工具实现高端电子产品设计

                  将元件与基板连接主要有两种方式:成型连接和嵌入式连接。前者有效地利用了镀铜和阻性薄膜,在嵌入层(或表...

                  发表于 2020-12-03 11:00 ? 785次阅读
                  用嵌入式元件技术和EDA工具实现高端电子产品设计

                  基于民用机载多媒体系统的CPCI平台解析

                  随着全球经济的高速发展,地域间交流变得越来越频繁,“地球村”的理想蓝图也在逐步实现。而作为实现“地球...

                  发表于 2020-12-03 15:29 ? 192次阅读
                  基于民用机载多媒体系统的CPCI平台解析

                  一主多从Modbus通讯协议的无线通讯

                  该方案可适用于3台以上西门子PLC,S7-200或S7-200Smart之间实现一主多从Modbus...

                  发表于 2020-12-03 09:50 ? 1324次阅读
                  一主多从Modbus通讯协议的无线通讯

                  基于ASIC和SoC设计的嵌入式存储器优化解析

                  在传统的大规模ASIC和SoC设计中,芯片的物理空间大致可分为用于新的定制逻辑、用于可复用逻辑(第三...

                  发表于 2020-12-03 15:38 ? 158次阅读
                  基于ASIC和SoC设计的嵌入式存储器优化解析

                  中日韩信息通信部长会议:就三方5G技术提出合作

                  包括日本、大陆与南韩政府负责IT相关事务官员,于5月28日在日本东京召开第6届中日韩信息通信部长会议...

                  发表于 2020-12-03 00:33 ? 1025次阅读
                  中日韩信息通信部长会议:就三方5G技术提出合作

                  SmartMouse智能手势输入装置方案设计解析

                  在此前提下,本团队开发了一种名为Smartmouse的手势输入系统,使用者可方便的将本装置的手持端...

                  发表于 2020-12-03 11:14 ? 159次阅读
                  SmartMouse智能手势输入装置方案设计解析

                  物联网和人工智能将推动处理器架构和应用领域的研发...

                  另一个方面是物联网设备的功能安全性,它与汽车电子,工厂自动化,工业控制,铁路信号,智能电网等工业物联...

                  发表于 2020-12-03 15:58 ? 2750次阅读
                  物联网和人工智能将推动处理器架构和应用领域的研发...

                  八个对讲机的种类了解

                  民用对讲机指的是发射功率为0.5-1W,频率范围在409MHz的对讲机。这类对讲机的通话距离较短,体...

                  发表于 2020-12-03 14:15 ? 2269次阅读
                  八个对讲机的种类了解

                  基于西门子PLC实现的无线通讯

                  在实际系统中,人机界面与PLC不在一起,中心计算机一般放置在控制室, 而PLC安装在现场车间,二者之...

                  发表于 2020-12-03 10:34 ? 2044次阅读
                  基于西门子PLC实现的无线通讯

                  嵌入式技术已经无处不在 嵌入式开发前景如何

                  更大的应用领域马上带来了更大的人才需求。据悉,目前国内3G核心嵌入式人才不足万人,其中华为约拥有50...

                  发表于 2020-12-03 16:55 ? 4697次阅读
                  嵌入式技术已经无处不在 嵌入式开发前景如何

                  舰载无人机测控系统关键技术大盘点

                  舰载无人机 系统按功能划分一般包括飞行器平台、测控与信息传输系统(简称 测控系统 )、任务载荷系统...

                  发表于 2020-12-03 09:59 ? 1126次阅读
                  舰载无人机测控系统关键技术大盘点

                  罗德与施瓦茨和金雅拓合作最大限度简化LTE

                  2020年12月03日,慕尼黑——第五代移动通信(5G)对各种关键领域提供对应的解决方案。5G 新波形...

                  发表于 2020-12-03 11:30 ? 670次阅读
                  罗德与施瓦茨和金雅拓合作最大限度简化LTE

                  基于展讯、NXP、GainSpan、Cinter...

                  安防监控系统涉及智能家居、楼宇、车载、工业监控、电力电站、钻井、煤矿监控等多个应用市场,要求对系统的...

                  发表于 2020-12-03 09:39 ? 743次阅读
                  基于展讯、NXP、GainSpan、Cinter...

                  TCP/IP协议典型的优化原则和方法

                  嵌入式TCP/IP协议的实现通常采用Linux中的TCP/IP网络结构层次。TCP/IP协议实现网络...

                  发表于 2020-12-03 15:12 ? 307次阅读
                  TCP/IP协议典型的优化原则和方法

                  传英特尔可能会收购博通 无线通讯芯片领域或登上龙...

                  英特尔回应收购博通,称目前只会专注整合先前收购资产。外界纷纷猜测未来半导体产业的走势,如果英特尔收购...

                  发表于 2020-12-03 17:39 ? 350次阅读
                  传英特尔可能会收购博通 无线通讯芯片领域或登上龙...

                  国际嵌入式系统论坛议程公布,工业物联网与物联网安...

                  随着网络经济的发展和智能社会的快速推进,有工业物联网形成的安全问题日益突显、迅速放大,甚至将成为改变...

                  发表于 2020-12-03 11:09 ? 1290次阅读
                  国际嵌入式系统论坛议程公布,工业物联网与物联网安...

                  研华无线AP/CPE、无线串口服务设备的高可靠性...

                  对大多数人来说,仓库通常仅仅是一个储存东西的地方。时至今日,对供应链企业来说,仓库的作用已经发生了很...

                  发表于 2020-12-03 04:31 ? 559次阅读
                  研华无线AP/CPE、无线串口服务设备的高可靠性...

                  工业无线通讯时代正式来临 选择通讯协议和设备成为...

                  工业无线通讯时代的来临,为大家带来了设备随意修改方位的解决方案,各设备之间的无线通讯,可以让你随时随...

                  发表于 2020-12-03 14:13 ? 3830次阅读
                  工业无线通讯时代正式来临 选择通讯协议和设备成为...

                  基于STM32F103的水动力测控系统设计的解决...

                  测控系统是水动力实验中的重要测试设备。在实验中有压力、拉力、加速度等物理量通过传感器转换成电压值,需...

                  发表于 2020-12-03 05:40 ? 939次阅读
                  基于STM32F103的水动力测控系统设计的解决...

                  介绍应用于智能交通行业的zigbee通讯方案

                  目前应用于智能交通行业的无线传输方案,比较成熟的主要有zigbee、LoRa两种,今天主要来介绍zi...

                  发表于 2020-12-03 14:41 ? 3249次阅读
                  介绍应用于智能交通行业的zigbee通讯方案