基于CDMA 1X的远程监控系统设计

1     引言

　　在现有的工业监控系统中，常用的信息传输方式有：数字微波、数传电台、有线光纤、有线电缆等，数字微波和数传电台将受到传输距离及频率许可的限制，而有线光纤和有线电缆的网络成本较高，不适合监控点非常分散及传输距离较远的情况下使用。

　　针对监控对象分散、各监控节点间缺乏有机联系、监控信息量相对较少，实时性要求较低等特点，CDMA 1X提供了一种很好的信息传输方式。

　　CDMA 1X愿意是指CDMA 2000的第一阶段（速率高于IS-95，低于2MB/s），可支持308kb/s的数据传输，网络部分引入分组交换，可支持移动IP业务，是在现有CDMA IS-95系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为CDMA用户提供分组形式的数据业务。

　　由于CDMA 1X采用了反向相干解调，快速前向功控、发送分集、Turbo编码等新技术，其容量比IS-95大为提高，从理论分析结果来看，如果用于传送语音业务，CDMA 1X系统的总容量是IS-95系统的2倍，如果用于传送数据业务，CDMA 1X系统的总容量是IS-95系统的3.2倍，CDMA 1X理论带宽可达300kb/s，目前的实际应用带宽大约在100kb/s左右（双向对称传输），在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、数据传输等应用。

2      基于CDMA 1X的无线通信

　　2.1 组网方案

　　无线数据传输系统一般由数据业务中心、通信网络和数据终端组成，综合考虑业务数据量、安全性、可靠性、网络状况与成本等因素，采用下述组网方式：通信服务器以公网固定IP或固定的域名接入Internet，CDMA数据终端单元（DTU）上电后，主动与通信服务器建立连接，如果通信服务器没有固定IP，可以通过安装花生壳软件获得固定的域名，此方案具有成本低、通信质量稳定、安全性适中、运行可靠等特点。

　　2.2 无线数据传输原理

　　根据上述组网方案，数据的上行传输原理如下：

　　（1）下位机通过RS232串口将数据传给DTU；

　　（2）DTU将数据打成TCP/IP包，发送到无线网络；

　　（3）TCP/IP数据包经系统分组数据服务节点，传输至Internet上并且去寻找在Internet上的一个指定的数据服务中心（通信服务器）；

　　（4）通信服务器将数据传给上位机并存储到历史数据库。

3      系统设计

　　3.1 上位机设计

　　上位机包括实时监控系统和历史数据库两部分。

　　实时监控系统选用Wonderware公司的InTouch系统，主要实现以下功能：系统管理功能；数据处理功能：包括数据查询功能、数据存储功能、数据定时上报功能；告警功能：包括实时响应功能、告警联动处理功能、告警设置功能、告警确认功能、告警存储功能，操作控制功能，历史数据库选用Wonderware公司的Industrial SQL Server，主要实现以下功能：数据统计、报表功能、历史数据查询功能、历史数据曲线图、打印功能。

　　3.2 下位机设计

　　下位机选用ABB AC31系列PLC，包括CPU模块和I/O模块，CPU接收一个或多个指定监控中心对设备的操作控制命令，通过I/O模块对有关设备执行相应的操作控制动作，并向监控中心返回操作结果,下位机主要实现以下功能：

　　数据采集功能，数据查询功能，定时上报功能，操作控制功能。

　　3.3 CDMA数据传输中断

　　CDMA数据传输中断选用深圳宏电技术开发有限公司的CDMA H7710 DTU该终端具有如下特点：

　　（1）H7710 DTU直接提供RS232/422/485接口，为用户的数据设备提供透明、全双工、对等的数据传输通道。

　　（2）普通GPRS/CDMA Modem通常需要附着在PC机上虚拟拨号上网，利用PC机的资源进行数据收发和协议转换，H7710 DTU内置自动网络连接和协议处理模块，无需后台计算机支持。

　　（3）H7710 DTU可以实现点-点、点-多点、中心-多点的对等数据传输，传输时延一般小于1s。

　　（4）H7710 DTU一开始就能自动附着到GPRS或CDMA网络上，并与您的数据中心建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据。

　　（5）H7000移动数据通信可以不依赖于运营商交换中心的数据接口设备，通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络。

　　CDMA H7710 DTU在使用前必须设定出事参数：CDMA 1X网络登陆用户名和密码，通信接口参数、通信服务器的固定IP地址和端口或者通信服务器的域名、DTU的在线工作方式等等。

　　3.4 通信服务器的设计与实现

通讯服务器是整个系统的枢纽，主要实现不同协议之间的数据传输，通信服务器的设计基于OPC标准，OPC可理解为过程控制的对象连接和嵌入（OLC for Process Control）是在微软操作系统下开发的用于应用程序接口的一种技术，基于Client/Server模式，为了实现整个系统的通讯，在通讯服务器上需要