智能儀表的遠(yuǎn)程通訊和控制管理

1、高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000文章編號(hào)：1006 - 7353(2000)- 018 - 02智能儀表的遠(yuǎn)程通訊和控制管理劉震球（武漢鍋爐股份公司測(cè)試中心）摘要:本文對(duì)智能儀表幾種實(shí)用新型標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行了分析，并對(duì)利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊和控制管理的原理進(jìn)行了有益探討。關(guān)鍵詞：智能儀表；標(biāo)準(zhǔn)通信接口 ；遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)551994-2006 China Academic Journal Electronic P

2、ublishing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000DTE金共回紅圖1 RS - 232C/ V - 24信號(hào)電平CE會(huì)其回蠅日 收稿日期:2000 - 03- 22中圖分類號(hào):TP 393. 03-|近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展 許多智能儀表和工業(yè)控制系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)通信 接口和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（如公用交換電話網(wǎng)、電力網(wǎng)等）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊和控制管理，特別是

3、家 用電器日趨智能化的今天，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控有著廣闊的開發(fā)和應(yīng)用空 間。本文以此為目的，就目前智能化儀表幾 種實(shí)用新型標(biāo)準(zhǔn)通信接口及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通 訊網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作一個(gè)簡(jiǎn)要的分析和探 討。1標(biāo)準(zhǔn)通信接口1. 1 RS- 232/V. 24 接口RS - 232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) （EIA ）制 定的作為串行通信接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是由CCITT定義的V. 24接口。該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）間按串行傳輸?shù)慕涌谛盘?hào)。采 用單端驅(qū)動(dòng)非差分接收電路，如圖1所示，線路上的電壓對(duì)地對(duì)稱分布且高于3V ,用低于-3V的電壓表示二進(jìn)制“1 ”，用高于+

4、 3V的 電壓表示二進(jìn)制“0” ,其最大數(shù)據(jù)傳輸率為 20kbps ,最長(zhǎng)可驅(qū)動(dòng)電纜為 15米。該標(biāo)準(zhǔn)還 作為任何面向字符的外設(shè)（如視頻顯示器VDU、打印機(jī)等）與計(jì)算機(jī)的接口標(biāo)準(zhǔn)。該文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A標(biāo)準(zhǔn)雖然傳輸速率不高，傳輸距離短，但應(yīng)用 較早,特別是在計(jì)算機(jī)外設(shè)、工業(yè)控制、儀表 通信方面有廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)1 。1. 2 20mA電流環(huán)路與RS- 232C接口不同，20mA電流環(huán)路采用電流信號(hào)控制，如圖2所示,把20mA圖2 20mA電流環(huán)路電流作為二進(jìn)制“1”，零電流作為二進(jìn)制“0”， 環(huán)路開關(guān)（如繼電器或光電耦合器等）控制電 流通斷，環(huán)路開關(guān)狀態(tài)發(fā)送信號(hào)控制 。由于發(fā)送和接收各用一對(duì)線且自成回路

5、抵消了共 模噪聲的干擾，因此最大傳輸距離可達(dá) 1km。 但由于傳輸速率受環(huán)路開關(guān)的影響，傳輸速率較低，一般小于9600bps。1. 3 RS- 485接口RS- 485標(biāo)準(zhǔn)采用平衡驅(qū)動(dòng)差分接收電 路,即在一對(duì)平衡的互連電纜A和B上傳送差分信號(hào)，在接收端使用差分接收器進(jìn)行信 號(hào)判斷。如果A線的電位比B線高0. 3V , 則發(fā)送二進(jìn)制“1” ,如果A線的電位比B線 低0. 3V，則發(fā)送二進(jìn)制“0”。因此有較高的 抗共模干擾能力，且信號(hào)發(fā)送頻率最高可達(dá) 10MHz，當(dāng)傳輸速率小于 100kbps時(shí)，傳輸距 離可大于1000m。RS- 485采用半雙工通信 在多站點(diǎn)互連時(shí)可節(jié)省信號(hào)線，便于高速，較 遠(yuǎn)

6、距離傳送2。上述三種標(biāo)準(zhǔn)通信接口均屬串行數(shù)據(jù)通 信接口，其特點(diǎn)是干擾小，通信速率較高，接 線少，成本低，是遠(yuǎn)程通信使用較多的通信接 口。2數(shù)據(jù)通信網(wǎng)2. 1公用交換電話網(wǎng)（PSTN）公用電話網(wǎng)是鋪設(shè)最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)之一,雖然它是完全基于模擬傳輸且?guī)捿^窄，數(shù)據(jù)傳輸率低，誤碼率高，但它是已有的電話 通信設(shè)施，無(wú)需另鋪私有電纜，成本低，目前 對(duì)數(shù)據(jù)通信勉強(qiáng)夠用，因此對(duì)數(shù)據(jù)流量不大 的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和控制管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一種 較為實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的選擇。采用PSTN傳輸數(shù)據(jù)，由于其本地回路 信號(hào)是直流信號(hào)，經(jīng)濾波后頻率限制在 300Hz3kHz范圍內(nèi)，因此直接把數(shù)據(jù)信號(hào) 加在線路上，接收端收到的信號(hào)將不再是方

7、波,而是上升和下降都較緩的信號(hào)。造成波形畸變一個(gè)主要原因是由于線路上分布電容 和電感的影響，其次是信號(hào)傳輸速率隨頻率 變化而變化造成。為了避免用直流送信號(hào)帶來(lái)的問(wèn)題，通常我們將標(biāo)準(zhǔn)通信接口傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)在發(fā)送端調(diào)制成300Hz3kHz范圍內(nèi)的模擬信 號(hào)進(jìn)行傳輸，以某個(gè)振幅、頻率或相位為二進(jìn) 制“0”，另一個(gè)為二進(jìn)制“T ;在接收端經(jīng)解調(diào) 還原成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口傳給計(jì)算機(jī) 和數(shù)據(jù)終端。通常在通信兩端均需要調(diào)制和 解調(diào)，因此我們把這種既調(diào)制也解調(diào)的數(shù)據(jù) 傳輸設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器（modem）。使用公用交換電話網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。< ViF-期口咖哄EC耳OR R&233

8、C醫(yī)）圖3公用交換電話網(wǎng)的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2. 2電力載波通信網(wǎng)電力網(wǎng)也是鋪設(shè)最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)，利用電力網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸不僅運(yùn)行成本低而且方 便實(shí)用，其工作原理如圖4所示。| DTE H|彳械大凰I-SSb圖4電力線載波通信基本原理發(fā)送端將數(shù)據(jù)調(diào)制到一個(gè)高頻載波上 去，在經(jīng)功率放大后通過(guò)耦合電路耦合到電 力線上，一般耦合到電力線上的信號(hào)頻率為 幾十到幾百kHz，峰值只有幾伏，因此不會(huì)對(duì) 電力線路造成不良影響。接收端同樣通過(guò)耦 合電路將高頻信號(hào)分離出來(lái)，濾去干擾信號(hào)后放大，再經(jīng)解調(diào)還原數(shù)據(jù)。但是，利用電力載波通信存在許多不足 首先是線路干擾非常大，各種電設(shè)備的通斷 會(huì)在線路上產(chǎn)生瞬時(shí)的脈沖干擾，這些干擾

9、脈沖的峰值最高可達(dá)上千伏；各種大功率開 關(guān)器件的開合，會(huì)產(chǎn)生很寬頻譜分布的駐波 干擾。其次，不同種類線路和不同線路上的 負(fù)荷都會(huì)對(duì)高頻信號(hào)在電力線上的傳輸產(chǎn)生 很大的影響。因此選擇合理的數(shù)據(jù)調(diào)制方式 十分重要。電力載波調(diào)制技術(shù)主要采用數(shù)字調(diào)頻（移頻鍵控），該方法調(diào)制解調(diào)電路簡(jiǎn)單，占用571994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences

10、)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000文章編號(hào)：1006 - 7353(2000)03 - 019 - 03一種可重用CA I軟件的設(shè)計(jì)熊啟軍（襄樊學(xué)院電氣信息工程系湖北襄樊 441053）摘要:本文介紹了用Authorware開發(fā)一個(gè)可重用練習(xí)CAI軟件的過(guò)程，著重闡述了 Authorware與數(shù)據(jù)庫(kù)文件、文本文件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和交換的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:Authorware ;CAI 軟件;MS Access;數(shù)據(jù)庫(kù)中圖分類號(hào):TP 392文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A581994-2006 China Academic Journal Electronic Publish

11、ing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000#1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)

12、第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 20001引言隨著計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)這一先進(jìn)教學(xué)手段 的逐步發(fā)展和推廣,Authorware這個(gè)強(qiáng)大的 多媒體創(chuàng)作工具正越來(lái)越受到廣大開發(fā)者的 青睞，即使是非專業(yè)開發(fā)人員也能運(yùn)用它設(shè) 計(jì)出生動(dòng)活潑的 CAI軟件。從整體上看，這 些CA I軟件的總體水平還不高,特別是對(duì)軟 件的可擴(kuò)充性和可重用性重視不夠，存在大量的重復(fù)勞動(dòng)，極大地影響 CAI軟件的質(zhì) 量。本文以用Authorware開發(fā)的一個(gè)可重 用練習(xí)CAI軟件為例，提供了一個(gè)解決問(wèn)題 的方法。信道帶寬窄，易于實(shí)現(xiàn)，但傳輸速率低，一般 不超過(guò)1200bps ,干擾性差，一旦出現(xiàn)較強(qiáng)的

13、 與載頻相同干擾，通信就會(huì)失敗，誤碼率較 高。為克服噪聲干擾，近年來(lái)逐步將擴(kuò)頻技 術(shù)運(yùn)用到電力載波通信中。擴(kuò)頻技術(shù)最初是軍事上為克服敵人信號(hào) 干擾而發(fā)展起來(lái)的通信技術(shù)，現(xiàn)已逐步轉(zhuǎn)入 民用通信中。以直序擴(kuò)頻為例，其工作原理 是在發(fā)送端將發(fā)送信號(hào)用偽隨機(jī)碼擴(kuò)展到一 個(gè)很寬的頻帶上，在接收端用相同的偽隨機(jī) 碼在對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理即帶寬壓縮 恢復(fù)成窄帶信號(hào)。對(duì)干擾信號(hào)而言，由于與收稿日期:2000 - 04 - 172練習(xí)CAI系統(tǒng)的組成這個(gè)CAI系統(tǒng)由兩部分組成：試題庫(kù)生 成器和學(xué)習(xí)管理器。試題庫(kù)生成器的使用者 是教師，主要完成對(duì)試題的生成和維護(hù)；學(xué)習(xí)管理器的使用者是學(xué)生，它可以根據(jù)學(xué)生的 需要隨機(jī)產(chǎn)生習(xí)題，判斷學(xué)生答題的正誤，并 根據(jù)成績(jī)給出綜合評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)建議。3通用練習(xí)CAI系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)試題的類型通常包括：選擇、判斷、填空、 簡(jiǎn)答等。尤以選擇題最為典型，下面就以選 擇題為例，介紹試題庫(kù)生成器和學(xué)習(xí)管理器 的具體實(shí)現(xiàn)方法。3. 1試題庫(kù)生成器擴(kuò)頻用的偽隨機(jī)碼不相關(guān)，并被擴(kuò)展到一很 寬的頻帶上，使進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功 率大大降低，而輸出信/噪比大為提高，因此 具有很強(qiáng)的抗干擾能力。雖然與窄頻調(diào)制相 比電路較為復(fù)雜，成本高，但其優(yōu)越的抗干擾 性能，傳輸速率可達(dá)1