基于3G远程数据采集系统设计.docVIP

附件4： 湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划 项　 目　 申　 报　 表 项目名称: 基于3G远程数据采集系统设计 学校名称 湖南工业大学 学生姓名 专业名称 性别 入学年份 刘芳 电气工程及自动化 女 2008.9 严锦程 电子信息科学与技术 男 2008.9 赵俊达 电子信息科学与技术 男 2008.9 刘承彪 电子信息科学与技术 男 2008.9 指导教师 秦斌 职称 教授 学科专业 自动化 项目研究和实验的目的和要解决的主要问题: 项目研究的目的： 我国在水利、电力和天然气等资源的监测由于资源的监测点在地理位置上分布很广，现有的一些数据传输方法如利用电话线、电力载波等就存在着诸多的问题，如覆盖范围小，线路维护量大，电力载波上噪声污染导致通信不可靠等。随着无线通信数字网络的发展，采用无线通信网作为通信方式为上述问题提供了一个新的解决方案3G系统是指将结合了无线通信与互联网等多媒体通信的新一代移动通信系统，它能够处理包括声音、图像、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，而且更为安全可靠，数据传输速率较2.5G有了大幅度的提升，提供了至384kbps(千字节/每秒)的接入速度。随着3G时代的到来，3G为远程数据采集系统的蓬勃发展带来了很大的契机。 实验的目的: 基于3G远程数据采集系统的设计，让同学了解3G网络、数据采集原理以及设计思路和设计过程； 学生通过这次3G远程数据采集系统设计创新项目可以加强对3G移动通信的认识，并且通过对数据采集系统的软硬件设计，可以加强对传感器、新号测量与处理、微处理器等的了解，同时还能加强自己的动手能力； 与以前的有线数据采集系统相比，基于3G的数据采集系统在传送速度和采集的范围、采集条件得到了很大的提高和拓展。同时基于3G远程数据采集系统能工作在采集环境比较恶劣的条件下，其能发挥很多的优势，并且能节约电缆等材料。与最近的比较普遍的基于GPRS远程数据采集系统相比，它在传送的内容及准确，传输速度等方面得到了进一步的提高。 项目研究和实验的目的和要解决的主要问题: 要解决的主要问题： 把3G移动通信应用远程数据采集，与逻辑控制单元和各种传感器相连时接口的设计问题； 控制逻辑单元硬件采取可编程逻辑控制器，控制器的选取和外围电路的设计； 远程数据采集系统的采集、发送和接收数据的准确性问题和信号故障及误差的校准问题的研究； 系统总体框架结构，硬件电路和软件系统的设计。 研究和实验的主要内容及预期成果: 研究和实验的主要内容： 1.系统总统结构设计 （1）对系统总体结构进行构思和设计，对系统的组成单元模块进行搭建，并设计系统传输网络路线。 （2）熟悉系统的总体设计原理，从理论上进行系统的分析，使系统满足使用单位的总体需求。 （3）画出系统的结构框图，对系统每个部分的数据传输路线以及接口的选取进行设计。 系统由数据采集终端、无线通信网络、工作站和数据中心构成，数据采集终端和工作站通过中国移动通信的3G网络进行连接。3G网络是一种新的移动数据通信业务，在用户和数据网络之间提供一种连接，给用户提供端到端的、广域的无线IP连接。嵌入式模块和仪表之间采用RS-485接口相连，根据DBUS协议进行通信。DBUS的是一个低延迟，低开销，高可用性的IPC机制，是desktop-bus的简称。基本的d-bus协议是一对一协议(用户对用户或者客户端对服务器),又叫做消息协议。 在3G业务平台上构建远程数据采集与分析系统,可以将数据实时地传递到生产厂家的数据分析中心,从而将现场监测的实时信息和故障诊断算法、经验知识等相结合。本系统中,远程数据通过现有的3G网络进行传输,3G网络为本系统提供简单高效的通信传输手段。下位机嵌入式系统通过接口与3G无线数据终端WDMA 3G DTU连接,采集到的数据经过协议封装发送到3G无线网络,通过网络由移动服务商转接到Internet最终通过网关和路由到达监控中心。上位机接收到远程的数据后,对数据进行分析,建立现场监测信息远程数据采集与分析系统。系统构成如图1所示。 图1.系统结构图 下位机lower computer主要完成数据的采集、转换和传输工作，再通过移动通信基站与internet 建立的无线接口传输到internet网络当中。数据通过Internet经路由器连入到监控中心的局域网中。 上位机upper computer主要由集中监控中心局域网,路由器，力控或WINCC监控软件组成。 硬件系统的设计： 2.1数据采集模块硬件设计 采集模块由传感器、模数转换电路、微处理器电路、电平转换电路、调制电路组成。 （1）数据采集电路的设计，包括各种传感器等对温度，声音，图像等模拟信号进行采集转换为电压或者电流信