CAN总线与GPRS在远程监控系统中的应用

科技信息　０科教前沿０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第３３期　ＣＡＮ总线与ＧＰＲＳ在远程监控系统中的应用　郭文海杨军　（北京邮电大学自动化学院　中国　北京　１００８７６）　【摘值。　要】本文采用ＣＡＮ总线和ＧＰＲＳ技术成功设计了一种远程监控系统，并给出其软硬件的设计方案。目前该系统应用于奥运森林公　园地源热泵空调系统，实现了对空调系统运行参数的远程监控和采集，且运行稳定，对基于ＣＡＮ总线的组网和工程应用具有一定的参考价　【关键词】ＣＡＮ总线；ＧＰＲＳ；远程监控系统；ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ　１．引言　３．１ＣＡＮ总线的设计　数据采集计算机的连接通过周立功公司的ＵＳＢ—ＣＡＮ智能ＣＡＮ　地源热泵空调是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地　下水、地表水等自然条件，作为冬季热源和夏季冷源，由热泵机组向建　接口卡与ＣＡＮ总线连接，该卡ＰＣ接口符合ＵＳＢ１．１规范，可在　０接ＦＩ适用，并且支持ＣＡＮ２．０Ａ及ＣＡＮ２．０Ｂ协议，其波特率可　筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的　ＵＳＢ２．新型中央空调系统。由于地源热泵空调装置的运行几乎没有排放物和　在５Ｋｂｐｓ－１Ｍｂｐｓ之间任意编程。　废弃物，所以对大气没有影响，属于绿色环保能源，符合“绿色奥运”理　需采集的数据按类型可分为温度、压力、流量等几种，采用对应的　念，在２００８奥运场馆大量采用地源热泵空调装置。本文所介绍的系统　数据采集模块进行现场数据采集，这里仅对ｉＣＡＮ一４０１７（模拟量输入）　就是采用ＣＡＮ总线和ＧＰＲＳ技术，实现对奥运森林公园地热空调系　模块做进一步的说明。ｉＣＡＮ一４０１７在工作时，对输人的模拟信号进行　统进行远程监控。　滤波、放大处理后，通过１６ｂｉｔ分辨率的ＡＤＣ（模数转换器）采集外部　２。ＣＡＮ和ＧＰＲＳ的技术特点　输入信号，经光耦隔离后将数据传送到单片机上，该单片机负责对　２．１ＣＡＮ总线的技术特点　ＡＤＣ进行控制、数据处理和网络通信。　ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）是一种串行通信协议，能有效地支　３．２ＧＰＲＳ数据传输的实现　持具有很高安全等级的分布实时控制。ＣＡＮ具有如下特点：１）ＣＡＮ为　在远程数据传输部分，选择了型号为ＺＷＧ一２３Ｃ的ＧＰＲＳ模块，该　多主方式工作：２）采用非破坏性总线仲裁技术，从而大大节省总线冲　模块具有ＣＡＮ接口，可以根据需要配置ＣＡＮ总线的参数，支持　突仲裁时间，在网络负载很重的情况下也不会出线网络瘫痪；３）ＣＡＮ　ＣＡＮ２．０Ａ、ＣＡＮ２．０Ｂ协议，且内置ＣＡＮ控制器、ＣＡＮ收发器。该模块组　只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方　网灵活，接口齐全，首先，由ＺＷＧ一２３Ｃ和用户设备相连，然后再通过　式传送和接收数据，无需专门的调度；４）ＣＡＮ的通信距离远、速率高；　ＧＰＲＳ网络、Ｉｎｔｅｍｅｔ网络连接到远端的管理工作站，通过它可以让远　５）ＣＡＮ的每帧信息都有ＣＲＣ校验及其他检错措施，保证了数据出错　端的用户设备和管理中心的电脑进行透明数据通信。　率极低。　在组网之前要对ＺＷＧ一２３Ｃ进行两方面的设置：１）ＧＰＲＳ的设置，　２．２ＧＰＲＳ的技术特点　（ＳＥＲＶＥＲ、ＣＬＩＥＮＴ）和授权用户号码（用于短信配置）；２）ＣＡＮ网络参　基于ＧｓＭ的移动分组数据业务。其主要特点如下：１）ＧＰＲＳ通过多个　数的设置，如波特率、标识符、滤波模式和屏蔽接收码。设置完毕即可　ＧＳＭ时隙的复用，支持的数据传输速率理论峰值可达１１５ｋｂｉｔ／ｓ；２）　进入组网阶段，具体组网方式及步骤如图２。　ＧＰＲＳ能够随时为用户提供透明的ＩＰ通道，可以直接访问ｌｎｔｅｒｎｅｔ所　能够访问的所有站点和资源：３）ＧＰＲＳ采用信道复用技术，每一个　ＧＰＲＳ用户都能够实现永远在线；４）ＧＰＲＳ网络是我国目前覆盖范围　最广的无线网络；５）ＧＰＲＳ通过流量计费，目前可以按实际使用量来选　择包月．相比其他无线传输业务其价格优势明显。　所以，在此监控系统中选择ＣＡＮ总线作为现场数据采集方式，而　ＧＰＲＳ作为数据远程传输方式，充分发挥两者的优势，解决问题，使整　个监控系统能够长时问稳定运行。　ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｒａｄｉｏ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，通用无线分组业务）是一种　需要指定模块连接的数据中心ＩＰ地址或域名及端口、工作模式　图２　ＤＴＵ组网过程　３．系统的硬件构成及工作原理　远程监控系统主要由现场数据采集部分（ＣＡＮ）和远程传输　（ＧＰＲＳ）两部分组成，基本结构如图１。本系统主要实现功能为：１）将现　４．系统的软件设计　整个系统软件设计采用ＮＩ公司的Ｉ丑ｂｗｉｎｄ０ｗｓ／ｃＶＩ，一个完全的　标准Ｃ开发环境．用于开发虚拟仪器应用系统。Ｌａｂｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ提供　场空调管道的状态（温度、压力等）通过相应的传感器经ＣＡＮ智’能节　内置式函数库用于完成数据采集、分析、和显示任务；它还提供简单的　点采集到现场数据处理的计算机上．经过运算得出相应的数据；　拖放式用户界面编辑器以及自动代码生成工具。把Ｃ语言编程知识与　２）将处理过的数据重新打包分组，经ＧＰＲＳ模块发送到本地数据服务　ＬａｂＷｉｎｄ０ｗｓ／ＣＶＩ简单易用的特性结合在一起，可以开发出复杂的测　器上　合．可以利用它来定义和建立用户界面，生成或运行ＡｅｔｉｖｅＸ组件，及　开发多线程应用。　４．１现场ＣＡＮ总线采集程序　量应用系统。对于本系统的开发和设计，ＩＪａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ将会非常适　首先要建立ＣＡＮ网络的主站并初始化，根据现场情况进行参数　配置，然后添加所需的从站，各从站要先设定其ＩＤ值（ＭＡＣ地址），最　后连接上线。　ｔｙｐｅｄｅｆ　ｓｔｒｕｃｔ＿ｔａｇＲｏｕｔｅＣｆｇ，／主站参数设置　｛　ｉｎｔ　ｉＣａｒｄＴｙｐｅ；／／ＣＡＮ接口卡类型　ｉｎｔ　ｉＣａｒｄＩｎｄ；ＨＣＡＮ接口卡序号　ｉｎｔ　ｉＣＡＮＩｎｄ；／／ＣＡＮ路数　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｓｈｏｒｔ　ｗＣＡＮＢａｕｄ；／／由于现场线路距离稍大，设置为　１００Ｋ（０ｘ０４１ｃ１　图１　系统总体结构　科技信息　０科教前沿０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第３３期　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｓｈｏｒｔ　ｗＭａｓｔｅｒｌＤ；ＨＩＣＡＮ网络主站ＩＤ　（对这些信息进行确认并处理）　）　ｉｆ（ＤＴＵ—ＧｅｔＲｅｃｅｉｖｅＤａｔａＣｏｕｎｔ（ｍ＿ｈＤＴＵ）），／从客户端获得数据计　｛　ＤＴＵｉｎｔ　ｉＭａｓｔｅｒＣｙｅｌｅ；ＨＩＣＡＮ网络主站定时循环参数　）ＲＯＵＴＥＣＦＧ；　ＭｇｒＡｄｄＲｏｕｔｅ　ｆＲＯＵＴＥＣＦＧ　ｐｃｆｇ，ＨＡＮＤＬＥ　ｐｈＲｏｕｔｅ）；／／获取句　数　＿柄并添加从站　Ｓｌａｖｅ　ＧｅｔＡＩＤａｔａ　（ＨＡＮＤＬＥ　ｈＳｌａｖｅ，ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｐＲｅｃｂｕＬ　ＲｅｃｅｉｖｅＤａｔａ（ｍ＿ｈＤＴＵ，ＧｅｔＤａｔａ，Ｃｏｕｎｔ）；　／／从已连接模块　读取数据，ＧｅｔＤａｔａ定义为接收数组指针，Ｃｏｕｎｔ为接收字节数　ＤＷＯＲＤ　ｐＲｅｃｌｅｎ）；　／／从指定的从站采集数据　这样就完成了现场ＣＡＮ总线的数据采集　然后对其进行计算处　（对所接收的数据进行确认并处理）　理，显示在已定义的文本框中。　，　本文介绍了一种基于ＣＡＮ总线技术，以ＧＰＲＳ作为无线传输介质　端。发送端程序主要负责对现场所采集的数据进行分组、处理和发送，　的远程数据监控系统的软硬件设计和实现方法，在实际应用中遇到了　包括各硬件的连接。数据分组主要是把经过计算处理的数据按照温　些如现场数据采集程序崩溃、传感器连接不当、ＧＰＲＳ连接中断等问　一４．２本地数据中心（ＧＰＲＳ传输）程序　远程数据传输程序的设计主要分为两个部分：发送端和接收处理　５．结束语　度、压力、流量等进行编码分组。然后再经ＣＡＮ主站发送具有特定标　题，并已及时解决，目前该系统已经连续不间断运行数周，具有比较高　识符的帧数据，在ＧＰＲＳ模块上设置接收并发送这些数据。　的可靠性和实用性。本系统所涉及的技术对于ＣＡＮ总线的组网设计　接收端程序首先要建立一个数据中心，包括准备本地计算机的公　和具体工程应用均有借鉴意义。　网ＩＰ地址或动态域名及其端口，这些要和现场发送端ＧＰＲＳ模块上　设置的都相同。数据中心建立完毕后，启动加载程序并确保ＧＰＲＳ模　【参考文献】　［１］林强．阳宪惠．徐用懋．《现场总线及其网络集成——测控技术》．１９９９，１８．　块在正常工作状态．这时就可以进行连接通信。主要程序如下：　ｉｆ（ｍ＿ｈＳｅｒｖｅｒ：＝０１／／ｍ＿ｈＳｅｒｖｅｒ定义为服务器句柄　（　ｍ＿『２］赵亮．黎峰．《ＧＰＲｓ无线网络在远程数据采集中的应用——计算机工程与设　计》．２００５，２６．・　［３］文志成．《通用分组无线业务——ＧＰＲｓ》北京：电子工业出版社．２００４．　［４］朱敏，张崇巍，谢震＜＜ＣＡＮ总线在数据采集与控制系统中的应用》合肥工业大　学学报，２００２，２５．　『５］史久根．张培｛＝＿＝陈真勇．（（ＣＡＮ现场总线系统设计技术》．国防工业出版社，　２０【Ｊ４．１０．　ｈＳｅｒｖｅｒ＝ＤＴＵＡｄｄＮｅｔＳｅｒｖｅｒ（…’，ｐｏｒｔ，　）；／／指定ＩＰ、端口及连接　验证码（空缺表示默认，ＩＰ为本机，密码为空）　ＤＴＵＩｎｉｔ（ｍ＿ｈＳｅｒｖｅｒ）；／／初始化服务器　Ｄｅｌａｙ（５）；　｝　ｉｆ（ｍ＿ｈＤＴＵ！：０）／／ｍ＿ｈＤＴＵ定义为客户端（ＧＰＲＳ）模块句柄　｛　ｉｎ『６］孙晓云部立炜．孙会琴．《基于Ｌａｂ　Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ的虚拟仪器设计与应用》．北　京：电子工业出版社，２００５．　作者简介：郭文海（１９８２一），男，山西朔州人，研究生，研究方向为检测技术　ＧｅｔＮｅｗＣｏｎｎｅｃｔｅｄＣｌｉｅｎｔ（ｍ＿ｈＳｅｒｖｅ￣；／／ｍ—ｈＤＴｕ　与自动化装置。　定义为客户端（ＧＰＲＳ）模块句柄，建立连接　ｈＤＴＵ＝ＤＴＵＤＴＵＧｅｔＣｌｉｅｎｔＩｎｆｏ（ｎｌ—ｈＤＴＵ，ｐｓｚｄｅｓｉｐ　杨军（１９６２一），副教授，北京市青年骨干教师，研究方向为机电控制与自动　化、检测技术、总线技术与应用及自动控制。　ｓｚｐｈｏｎｅ）；　／／获取该模块的信息，包括其所获ＩＰ、类型、所编辑的ＩＤ以及电话　号码　［责任编辑：张慧］　（上接第４Ｏ页）５．结论与认识　通过研究确定了沈２５７块元古界潜山岩性识别标准及储层划分　标准，并得到以下几方面的认识：　３６．　［２］冯翠菊，闷伟林．利用常规测井资料识别变质岩储层裂缝的方法探讨．国外测　井技术．２００８，２３（２）：１４—１６．　（１）沈２５７块潜山岩性有三大类，较纯白云岩类为主要储集岩类　其中的泥质含量影响储层发育程度。　（２）潜山储层储集空间以构造裂缝及溶蚀孔洞为主，孔洞发育受　构造缝的影响　［３］刘兴周．辽河油田西部及大民屯凹陷潜山储集层识别及储层特征．石油地质　与工程．２００７，２１（４）：５－８．　ｆ４］张凤敏、初振淼等应用常规测井资料评价裂缝性储层储集类型．特种油气藏．　２ｏｏｌ，８（３）：２９—３１．　『５］赵立吴．大民屯凹陷古潜山裂缝特征及控制因素地质科技情报．２００７，２６（４）：　３７－４１　（３）利用常规测井资料，分岩性建立测井交会图进行潜山岩性识　别并进行储层划分是有效有研究手段。Ｉ　作者简介：曲军（１９７１一），男，工程师，主要从事油气田开发地质研究工作。　【参考文献】　［１］张学汝等．变质岩储集层构造裂缝研究技术．北京：石油工业出版社，１９９８：３—　［责任编辑：张新雷］　（上接第６３页）叫ＩＭＳ用户发起Ｉｎｖｉｔｅ消息，进行标准ＩＭＳ呼叫接续。　智能业务的逐步丰富，用户对智能业务的需求将会变得多种多样　　接续成功后，双方进行通信。媒体流直接在主被叫终端间建立，不建立　ＶＰＭＮ业务将融合多种智能业务。到ＩＭ—ＳＳＦ及其媒体网关。如果主叫和被叫的一方挂机，ＩＭ—ＳＳＦ向　ＳＣＰ上报Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ事件．完成呼叫释放。　作者简介：吕艳，女，讲师，南京信息　业莩术学院通信工程系教师，主要研　究方向为交换技术、接入网技术及通信网络　５．结语　随着网络的发展．通信网络变得越来越复杂，ＶＰＭＮ业务如何将　固定用户、ＩＮＴＥＲＮＥＴ用户纳入到ＶＰＭＮ业务逻辑中演变成综合ＶＰＮ　将是下一阶段讨论和实施的重点。另外，在目标网升级完成之后，随着　［责任编辑：张新雷］