数据传输通讯方式优选研究.docx

数据无线传输通讯方式优选研究研究背景对供水管网用水压力、流量、水质进行全天候不间断实时监测，是有效提升供水管网管理水平的重要手段。而以往采取人工监测、巡检等方法对供水管网进行监管，不但滞后时间长，而且需要投放大量人力物力，不利于供水管网的管理。根据供水管网的特点，采用实时监测系统能很好地解决这些问题，通过监测数据的实时反馈，指导水厂生产、优化水厂供水系统的调度、调配原水泵站及清水泵站的流量和压力，合理分配不同区域的供水量。国内有些水司已采用无线通信方式进行监测数据传输，以实时在线监测管网用水压力、流量、水质等参数，取得了良好的效果。随着技术水平的不断提高，目前无线通信技术已有很多种。开展数据无线传输通讯方式调研并优化选取合适的方式，对于建立完善管网在线监测系统来讲，是一项非常重要的工作。现有的数据无线传输通讯方式现今物联网技术发展迅速，物联网的通信方式多种多样，主要包括：卫星、短距离无线通讯、基于运营商的移动通讯方式、NB-IoT和一些其他的通讯方式，以下分别介绍目前常用的数据无线通讯方式。2.1卫星通信卫星通信简单地说就是地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。狭义的卫星通信是指地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。现有的卫星通信系统有以下几种分类方式。（1）按照工作轨道区分：低轨道卫星通信系统、中轨道卫星通信系统、高轨道卫星通信系统；（2）按照通信范围区分：国际通信卫星、区域性通信卫星、国内通信卫星；（3）按照用途区分：综合业务通信卫星、军事通信卫星、海事通信卫星、电视直播卫星等；（4）按照转发能力区分：无星上处理能力卫星、有星上处理能力卫星。广义的卫星通信则包含了卫星通信、卫星广播、卫星中继、卫星导航、卫星遥感等，能够高效整合现有的各类卫星资源实现集通信、导航、广播、遥感等于一体的卫星云服务。卫星通信有以下几个方面的特点：（1）通信距离远，且费用与通信距离无关。利用静止卫星，最大的通信距离达18100km左右。而且建站费用和运行费用不因通信站之间的距离远近、两通信站之间地面上的自然条件恶劣程度而变化。这在远距离通信上，比微波接力、电缆、光缆、短波通信有明显的优势。（2）通信容量大，适用多种业务传输。卫星通信使用微波频段，可以使用的频带很宽。一般C和Ku频段的卫星带宽可达500～800MHz，而Ka频段可达几GHz；（3）可以自发自收进行监测。一般地，发信端地球站同样可以接收到自己发出的信号，从而可以监视本站所发消息是否正确，以及传输质量的优劣。（4）无缝覆盖能力。利用卫星移动通信，可以不受地理环境、气候条件和时间的限制，建立覆盖全球性的海、陆、空一体化通信系统；（5）广域复杂网络拓扑构成能力。卫星通信的高功率密度与灵活的多点波束能力加上星上交换处理技术，可按优良的价格性能比提供宽广地域范围的点对点与多点对多点的复杂网络拓扑构成能力。2.2 短距离无线通讯方式2.2.1 蓝牙蓝牙技术是一种支持设备间短距离通信（一般10m内）的无线通信技术，能使众多移动或固定终端之间进行无线信息交换。其目的是取代有线电缆连接，在各信息设备之间，实现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗的语音和数据通信。蓝牙技术具有无线性、开放性、兼容性、移动性、抗干扰性、功耗低、成本低等特点，能使网络中的各种设备互连互通，在近距离内实现无缝资源共享。蓝牙技术的基本原理是，蓝牙设备依靠专用的蓝牙芯片使设备在短距离范围内发送无线电信号来寻找另外一个蓝牙设备，找到蓝牙设备后，蓝牙设备之间便可以相互交换信息。蓝牙技术采用了高速跳频技术与短分组技术，减少了信号干扰和衰弱，保证了传输的可靠性；采用了时分全双工通信，传输速率达1Mb/s；采用了FEC编码技术，减少了随机噪声影响；使用的工作频段是不必授权的ISM频段（2.402～2.480GHz），保证了全球范围的通用性。依据发射输出电平功率不同，蓝牙传输距离有3个等级：第一级为100m左右；第二级约为10m；第三级约为2～3m。一般情况下，通常的工作范围是10m半径之内。蓝牙技术支持点对点或点对多点的语音、数据业务，采用一种灵活的无基站的组网方式，一个蓝牙设备可同时与多个蓝牙设备相连，在有效通信范围内所有设备的地位都是平等的，具有相同的权限。蓝牙系统一般由天线单元、链路控制、链路管理和蓝牙软件等四个功能模块组成。2.2.2 RFIDRFID技术是一种基于射频的短距离无线通信技术，又称作电子标签、无线射频识别技术，采用的是非接触式自动识别技术。其工作原理是利用射频标签与射频读写器之间的射频信号及其空间耦合和传输特性，实现对目标的自动识别。RFID是一种简单的无线传输系统，由标签、读写器、天线三部分组成。其中，标签由耦合元件及芯片组成，赋予唯一的电子编码，附着在物体