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电缆发生被盗时的报警方式以及通信协议

排列3 www.jeimw.cn 第四章 传输方式和通讯协议 电缆检测单元采集的数据传输:当电缆检测单元采集到电缆的电流电压信号,此时 要将数据传送给电力电缆智能防盗监控中心,一般情况下可以通过两种方式进行数据传 输:无线通信方式和有线通信方式。 4.1 无线通信方式 无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行 信息交换的一种通信方式,近些年,在信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无 线通信技术 [36] 。无线通信技术自身有很多优点,成本较低,无线通信技术不必建立物理 线路,更不用大量的人力去铺设电缆,对抗环境的变化能力较强,故障诊断也较为容易, 相对于传统的有线通信的设置与维修,无线网络的维修可以通过远程诊断完成,更加便 捷;扩展性强,当网络需要扩展时,无线通信不需要扩展布线;灵活性强,无线网络不 受环境、地形等限制,而且在使用环境发生变化时,无线网络只需要做很少的调整,就 能适应新环境的要求。 4.1.1 GPRS 无线通信技术 GPRS(通用无线分组业务)是由中国移动开发运营的一种基于 GSM 通信系统的无线 分组交换技术。GPRS 无线通信技术 [36] 是利用“包交换”概念发展的一种无线传输方式。 包交换就将数据封装成许多独立的包,再将这些包一个一个传送出去。GPRS 网络同时 支持电路型数据和分组交换数据。

4.1.2 短消息无线通信技术 在本系统设计时我们在前端电缆检测单元检测到电缆被盗信号时采用的无线通信 技术是短消息无线 [37] 传输技术。即一旦检测到电缆出现被盗,立刻将信息以短消息的形 式发送给移动办公人员。如图 4.2 所示: 4.2 有线通信方式 RS485 总线为基础组建的各类网络中,多采用主从式通信。但在一些组网中,采用 对等式的通信方式更符合设计要求,效率更高。因为总线上发起通信的数据有外界的遥 控指令、人机接口处传来的控制和查询指令以及一些??橹鞫洗闹噶?如报警),这 些指令大多数是随机的,若采用主从式难以符合要求,而采用多主方式的对等网可以符 合数据传输的要求,使数据及时发送。同时由于各个设备是对等的关系,实行分布式控 制,所以一个??樗鸹?,不会影响其他??楣ぷ?,因此不存在主站损坏导致整个通信线路 瘫痪的问题,从而使通信的可性大大增加。故在此,此系统采用的是 RS485 总线来进行 电缆数据的传输。如图 4.3 所示 RS485 总线组网图: 整个系统中包含了电缆前端检测单元,通信单元以及后端监控中心单元。在电缆出 现故障时,前端检测单元检测不到载波信号,或者检测到电缆电压、电流等参数的变化 时,可判断电缆被盗。此时我们需要将检测到的信息通过有线的通信方式传输到后台监 控中心,在此我们选择了 RS485 总线将前端检测单元的信息传送到电力系统的通信节点 处,然后在通过光纤传送信息到电力系统监控中心,此时我们需要通过以太网将电缆被 盗的详细信息显示在监控平台上。如图 4.4 所示有线通信架构图。

RS-485 采用两线平衡式发送数据,差分式接收数据。要求输入电阻大于 12KS2、 输入端电容小于 50pf。信号在进行远距离传输中,信号难免会发生衰减、损失,信号在 传输过程中发生衰减的主要原因如下: 1、信号反射对信号衰减的影响 RS-485 总线在进行远距离通信时,通信速度和通信质量非常重要,由于通信距离 长、下位机节点多,容易发生阻抗的不连续,在传输线的末端会遇到阻抗绩效或者没有 的状况,传输的信号极易在该处发生反射,如图 4.5 所示。这与光从一种介质传输到另 一种介质所引起的反射及其相似。为了消除这种反射,需要在屏蔽双绞线的末端跨接一 个与电缆阻抗大小相同的电阻,由于信号在电缆上的传输是双向的,因此需要在传输电 缆线的另一端也要跨接一个阻抗相同的电阻,如图 4.6 所示:2、信号在通信电缆中的衰减 信号在传输电缆中也有衰减,传输电缆的等效电路如图 4.7 所示,两条传输线在传 输过程中等同于由电阻、电感、电容联合起来组成。

其中每一条双绞线可以看成由电阻和电感组成,两条平行的传输线可以产生电容, 导线电阻几乎不会影响传输线路中的信号,因此完全可以忽略不计导线电阻,因此通信 电缆可以看成由电感和电容组成的电路,其等效于一个 LC 低通滤波器,这是影响信号 质量的重要原因。 3、负载对通信电缆中信号质量的影响 纯组负载主要由终端电阻、偏执电阻、RS-485 收发器组成。带节点电路通信网络 等效电路图如图 4.8 所示。RS-485 驱动器能够接入 32 个节点,配置了 1 S OS2 终端电阻的情况下,至少能输 出 1.5V 差分电压。一个接收器输入电阻为 12KS2,其等效电路为 N 个电阻并联。RS-485 信号传输如图 4.9 所示,信号在传输时分为正负两条信号线路,当信号达到接收端时, 将这两条正负信号还原为原来的信号,因此信号的干扰会在传输过程中被消除。

系统采用半双工异步通信,就需要解决数据流向的问题,控制器以串行中断方式接 收,程序是可靠通信的保证,其中通信协议是通信的关键所在。在通信协议中详细规定 了控制命令帧、参数帧、地址帧、数据信息帧、应答帧等格式。另外,为保证数据传输 的正确性,在传输的数据帧中加入校验码。485 通信接口规格如表 4.1 所示:监测分站“校验不正确请求重发”发送数据格式(功能字 D8):FE 21 10+检测单元号 码+03(帧长度)+00+ D8+00+校验和+03。 检测单元上报监测分站“校验不正确请求重发”的桢格式(功能字 E8):FD 21 10+ 监测分站号码+04(桢长度)+00+ E8+00+校验和+03。 当电缆被盗时,电缆检测设备在检测电缆信息的同时会通过 RS485 总线将电缆此时 的信息传送到电缆监控中心,在监控中心软件监控的同时,会发出报警信号,使得相关 工作人员会立刻发现电缆被盗,及时做出处理。在此原则应用广泛的短消息模式来进行 电缆被盗时报警。 允许发送(Clear to send-CTS)——用来表示 DCE 准备好接收 DTE 发来的数据, 是对请求发送信号 RTS 的响应信号。当 MODEM 已准备好接收终端传来的数据,并向 前发送时,使该信号有效,通知终端开始沿发送数据线 TxD 发送数据。 本通讯协议的中文包“线路编号”须转换成两个字节的 Unicode 码,可用“CHINESE 2 UCS2.EXE”软件转换。中文包中也可包含数字、字符,但也须转换成 Unicode 码。数字、 字符转换成 Unicode 码时只有一字节,需在转换后的码之前加“00”。 SMS 发送成功,短信??橄蛏衔换ㄐ畔⒃矗┦涑鱿率龈袷叫畔ⅲ篎E 21 20 + 被呼 叫号码 +01 FF 03。

本章阐述了电缆数据传输的方法:无线传输和有线传输。主要介绍了 RS485 总线的 传输标准以及信号在进行远距离传输中,产生衰减、损失等现象。介绍信号在传输过程 中发生衰减、损失的主要原因以及原理图;介绍了 RS485 总线的传输模式以及通信协议; 最后介绍了电缆发生被盗时的报警方式以及在报警过程中的通信协议。

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