1 緒論
數傳電台是無線數據傳輸電台的簡稱[1]。用無線數傳電台方式實現遠程數據采集、監視與控製，相對於架設專用電纜（或光纜）、租用電信專線等，具有造價低廉、施工快捷、運行可靠、維護簡單、適應性強、擴(kuo)展(zhan)方(fang)便(bian)等(deng)優(you)點(dian)。數(shu)傳(chuan)電(dian)台(tai)分(fen)為(wei)模(mo)擬(ni)數(shu)傳(chuan)電(dian)台(tai)和(he)數(shu)字(zi)數(shu)傳(chuan)電(dian)台(tai)。現(xian)在(zai)國(guo)內(nei)大(da)部(bu)分(fen)自(zi)來(lai)水(shui)公(gong)司(si)的(de)遙(yao)控(kong)遙(yao)測(ce)電(dian)台(tai)使(shi)用(yong)的(de)是(shi)模(mo)擬(ni)數(shu)傳(chuan)電(dian)台(tai)。模(mo)擬(ni)數(shu)傳(chuan)電(dian)台(tai)價(jia)格(ge)便(bian)宜(yi)，應(ying)用(yong)較(jiao)廣(guang)。但(dan)是(shi)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，它(ta)的(de)通(tong)信(xin)很(hen)不(bu)穩(wen)定(ding)，經(jing)常(chang)丟(diu)失(shi)數(shu)據(ju)包(bao)頭(tou)，誤(wu)碼(ma)率(lv)高(gao)，有(you)時(shi)甚(shen)至(zhi)造(zao)成(cheng)通(tong)訊(xun)中(zhong)斷(duan)。分(fen)析(xi)其(qi)原(yuan)因(yin)，模(mo)擬(ni)數(shu)傳(chuan)電(dian)台(tai)是(shi)用(yong)調(tiao)頻(pin)模(mo)擬(ni)車(che)載(zai)電(dian)台(tai)加(jia)MODEM芯片改製的，不是專業的數據傳輸產品，而是工作於230MHz數傳頻段的對講機。用這種電台傳輸數據確實不可靠，原因是有二個根本性的問題不能解決：PTT控製發射時延（100ms以上）帶來前導數據字符丟失和調頻靜尾噪聲帶來的多餘字符幹擾，特別是在高速數據傳輸或收發轉換快的應用中，如接PLC等(deng)，經(jing)常(chang)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)。針(zhen)對(dui)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)，本(ben)文(wen)研(yan)究(jiu)利(li)用(yong)數(shu)字(zi)電(dian)台(tai)代(dai)替(ti)模(mo)擬(ni)電(dian)台(tai)進(jin)行(xing)遠(yuan)程(cheng)傳(chuan)輸(shu)，為(wei)解(jie)決(jue)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)個(ge)較(jiao)好(hao)的(de)選(xuan)擇(ze)方(fang)案(an)。數(shu)字(zi)電(dian)台(tai)是(shi)數(shu)字(zi)式(shi)無(wu)線(xian)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)電(dian)台(tai)的(de)簡(jian)稱(cheng)。即(ji)采(cai)用(yong)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)、數字調製解調，具有前向糾錯、均衡軟判決等功能的無線數據傳輸電台。數字電台選用的是深圳華夏盛WDS係列產品，該係統已經在合肥供水集團應用，效果很好。經過一年多運行，沒有發現任何故障。
2 無線數傳係統的設計要求
自來水調度部門對無線數傳係統提出了下列四項要求:：（1）自動巡檢多子站的水壓數據。（2）向水司調度中心實時傳送管網水壓運行參數。（3）對采集的數據進行加工，並送入相應的數據庫進行保存。（4）對過去的數據進行統計、分析，並以報表、曲線等方式進行顯示和分析。
3 數字電台的特點及主要技術指標
3.1 數字電台的特點
(1) 采用了DSP技術，自適應均衡，前向糾錯技術，速率達到19200bps。電台在工作穩定性、傳輸可靠性、抗幹擾性、傳輸速率和傳輸距離遠遠超過模擬數傳電台。
(2) 無線係統的安裝實施快,投資見效快。電台無需特別編程設置,任何常見異步通信協議都可以使用。
(3) 適宜在惡劣的環境條件下使用。電台要求溫度、電源工作範圍寬，尤其是在幹擾嚴重,傳輸路徑阻擋的環境下表現優異。
(4) 具備網管功能:實現空中遠程設置係統內其它電台參數如串口格式、發射功率、工作頻率等，也可以實現空中遠程監測係統內其它電台狀態如工作電壓、工作溫度、接收信號強度、信噪比、誤碼率、狀態告警等。
3.2 數字電台技術指標
1、工作頻段[2]：130~174MHz(1710型)/220~240MHz(2710型)/330~512MHz(4710型)/800~960MHz(9710型)/2.4~2.4835GHz(24810 型)。頻段選擇原則是：低頻段繞射能力強，通訊距離遠，如果頻率允許的話，盡量選擇低頻段產品；高頻段抗幹擾能力強，繞射能力弱，適宜電磁幹擾複雜而較平坦的地區。當低頻段較擁擠時，選擇高頻段。
2、係統結構：支持點對點或點對多點傳輸，一級或多級中繼組網。
3、工作方式：支持單工,半雙工,全雙工等方式,話音和數據兼容,提供對講通話。
4、傳輸距離：50公裏以上(開闊無阻擋)。
5、傳輸速率：19200bps。
6、物理接口：標準EIA-232，通信速率可從300到38400bps可調，完全透明傳輸，無需RTS、CTS等流控信號，無需專用的通信軟件。
7、調製方式：CPFSK。
8、信道間隔：12.5KHz/25KHz。
9、發射功率：100mW~5W連續可調/25W選配。
10、誤碼靈敏度：-111dBm以上（誤碼率BER≤10E-6）。
11、收發轉換時間：3ms。
12、休眠電流：小於18mA。
13、頻率穩定度：±1.5ppm。
14、狀態和錯誤指示：LED狀態指示，包括電源，載波，發射數據，接收數據和各種故障報警。
15、短路保護：有。
16、工作溫度：-30℃~+60℃，工作時：-40℃~+70℃。
17、相對濕度：95%，40℃，無冷凝。
18、供電方式：電台工作時電壓為10.5~16VDC,發射電流為1.5A,接收電流為125mA。
19、尺寸:5.08*14.29*18.4CM。
20、重量:約1公斤。
21、提供電台參數設置軟件和網管軟件。
4 無線數傳係統組成
本係統由遠端數據采集終端（RTU）、無線通訊電台和監測調度中心三個部分組成。其組成框圖如圖1所示。圖中TXD表示數據發送（數據離開功能塊）的端子，RXD表示數據接收（數據進入功能塊）的端子，GND表示地。
圖1 數傳係統組成
數字電台為無線數據傳輸提供雙向透明通道,電台一般為標準RS232接口，支持300~38400bps速率，可以設置各種校驗方式和數據長度的異步格式。對於新使用的電台,一般隻需設置收發頻率、發射功率及串口速率。
5 無線數據傳輸的組網方式
本係統的通訊原則是主站通信覆蓋範圍以內的采用主站直接與從站通信，即點對點通信方式，這是最基本的通訊方式，如圖1所示，相當於將一條上位機與終端之間的連接線用兩台無線電台替代。實際應用中最常用的組網方式是點對多點組網方式，如圖2所示，主站以輪詢（Polling）方式依次向RTU1,RTU2,……發命令。RTU接收到命令後開始采集數據，數據采集結束後，立即把數據發向主站。主站以輪詢方式接收來自RTU的數據。當時間超過某設定時間後，RTU仍未收到主站命令，RTU自動將采集到的數據存放於自身的存儲器中，以便以後補采。由於存儲器容量不大，所以數據存放時間有限，一般不超過七天。
圖2 點對多點通訊示意圖
需要說明的是，主站使用輪循方式時，輪循周期T（秒）或係統容量N（個）取決於單點的數據量D(bit)、電台傳輸速率S(b/s)和電台收發轉換時間t(秒)，它們之間有如下關係：
T≈N*（D/S+t）
在本係統的設計過程中，還采用了一種組網方式即中轉（一級或多級）。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)的(de)傳(chuan)播(bo)基(ji)本(ben)為(wei)直(zhi)線(xian)傳(chuan)播(bo)，低(di)頻(pin)段(duan)有(you)一(yi)定(ding)繞(rao)射(she)能(neng)力(li)。電(dian)波(bo)在(zai)傳(chuan)播(bo)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)引(yin)起(qi)損(sun)耗(hao)，在(zai)無(wu)阻(zu)擋(dang)情(qing)況(kuang)下(xia)，主(zhu)要(yao)是(shi)自(zi)由(you)空(kong)間(jian)的(de)傳(chuan)播(bo)損(sun)耗(hao)，但(dan)通(tong)信(xin)路(lu)徑(jing)上(shang)有(you)障(zhang)礙(ai)物(wu)時(shi)，還(hai)會(hui)引(yin)起(qi)阻(zu)擋(dang)損(sun)耗(hao)，嚴(yan)重(zhong)阻(zu)擋(dang)時(shi)（如遇山脈或天線附近有高大建築物），接收端將無法正常接收，所以應盡量避免在山丘和高大建築物背後設站；如遇該情況，可采用中轉方法解決，如圖3所示。在這種通訊方式中，中轉站起到橋梁溝通的作用，主站命令通過中轉站傳達到分站，分站采集的數據通過中轉站回饋給主站。
圖3 中轉通訊示意圖
6 天線
對於數傳電台通信來說，天線的選擇和安裝顯得尤為重要[3]。zhuzhanweiquanxiangtianxian，yifugaigefangxiangfenbudezizhan。zizhanweidingxiangtianxian，duizhunzhuzhantianxian。tongguojisuanquedingzhongxinzhanhegeyuanfangzhantianxiangaodu。quedingshidangdetianxiangaodujiushiyaobaozhengzhongxinzhanduigeyuanfangzhanyoulianghaodetongxinxiaoguo。zuilixiangdeqingkuangshi，shoufazhijianzhishichuanshu，danzhanjujiaochanghuoyouzhangaiwudezhanduan，shibicunzaikunnan，najiuyaotongguoceshihejisuanlaiquedingzuijiatianxiangaodu。zuodaojijieshengjianshetouzi，youmanzuchuanshuyaoqiu。yibanqingkuangxia，yingliqiubuzaifuyuxiqingkuangxiachuanshu，danteshuzhanduan，chuanshushouzhangaiwuqingduzudangyekeyunxu，yuanzeshibaozhengzugoudeshouxindianping。
7 中心調度室設備配置及功能
中心調度室是本係統的關鍵部位，它包括一台主計算機和兩台服務器。主計算機自動巡回監測各測壓點的水壓[4]。對采集到的各子站數據進行整理、加工，並送到相應主數據庫進行保存，對數據進行統計、分析，並以報表、曲線、文wen字zi等deng方fang式shi進jin行xing顯xian示shi打da印yin。主zhu機ji管guan理li兩liang台tai服fu務wu器qi，其qi中zhong一yi台tai顯xian示shi各ge個ge點dian被bei測ce參can數shu，比bi如ru管guan網wang壓ya力li等deng。另ling一yi台tai以yi地di圖tu方fang式shi顯xian示shi各ge個ge測ce壓ya點dian的de地di理li位wei置zhi及ji工gong作zuo狀zhuang態tai。
8 電台軟件和附件
為安裝調試方便，深圳華夏盛公司除提供手持終端外，還可提供RTU模擬器，話音模塊和話音手機，這對測試無線設備的運行是非常有用的。此外還可提供接口變換器組件以及診斷軟件配合PC機完成設備遠程診斷功能。
華夏盛手持終端與電台的診斷口連接,可對電台的基本參數進行設置,如頻率、功率、數據格式等。 也可現場測試電台的接收信號強度、信納比等參數。裝有深圳華夏盛電台設置軟件的PC機也可以對電台進行設置。華夏盛 InSite 6 網管軟件可遠程對電台的基本參數進行設置，頻率除外。
RTU模擬器安置在電台內部,可用華夏盛電台設置軟件把它打開、關閉並編號。用華夏盛的通信測試軟件可與RTU 模擬器通信。華夏盛 InSite 6網管軟件可以遠程將RTU模擬器打開，關閉並編號。
華夏盛外接話音模塊和手機可提供遠程站與主站之間的話音通信。
深圳華夏盛電台設置軟件，華夏盛通信測試軟件，華夏盛 InSite 6 網管軟件為通信係統的安裝測試提供了極大的方便。
9 應用
該係統在合肥供水集團安裝使用，至今已經運行有一年多時間，電台工作穩定，傳輸可靠，沒有出現過故障。
10 結論
用yong數shu字zi電dian台tai代dai替ti模mo擬ni電dian台tai組zu建jian自zi來lai水shui遙yao控kong遙yao測ce無wu線xian數shu據ju傳chuan輸shu網wang絡luo，大da大da提ti高gao了le係xi統tong的de可ke靠kao性xing和he穩wen定ding性xing，減jian少shao了le維wei修xiu人ren員yuan的de勞lao動dong量liang，降jiang低di了le生sheng產chan成cheng本ben，值zhi得de推tui廣guang使shi用yong。
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