无线数传电台在水情遥测中的应用

摘要：介绍一种用于水情遥测的无线数传电台，该电台简单实用，性能稳定可靠，用于水情遥测站水文信息采集终端设备与测站RTU之间的通信线路上，达到有效替代或有限延长通讯线路的作用，可供水情遥测站建设借鉴。

关键词：水情遥测 无线 数传电台

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0073-02

水情遥测系统遥测站RTU和遥测采集终端设备有时相距较远，信号传输线路架设受干扰因素多，地埋成本较高且线路中断后不易检查恢复。多功能无线数传电台使用简单，将一对数传电台分别与水文信息采集终端设备和RTU在一起结合使用，可有效替代水文信息采集终端设备和RTU之间的信号传输线路。

1 无线数传电台工作原理

无线数传系统中上位机与模块间的通信是通过异步串口来完成的。在通信前，串口的数据帧格式（8个数据位或9个数据位）与速率应与模块一致。上位机与模块间的通信内容有两类，一类是数据，一类是命令。数据或命令可用DTR（数据终端就绪）或DSR（数字存储继电器）信号来区分。无论是上位机传给模块还是模块传给上位机的数据都采用无格式传送（透明传送）。

1.1 模块发送过程

当模块收到上位机的数据后，模块先通过DTR线判断收到的数据是命令还是数据，若是命令则执行相应的命令；若是发送数据，则先将要发送的数据送到发送缓冲区，并同时将模块的状态由接收状态转换成发射状态，这个转换过程需要100ms，状态转换完成后，再启动发送打包程序。发送打包程序的功能是将缓冲区的数据打包成适合无线发送的数据包，并将一些控制信令动态地插入到数据包中，然后将这个数据包的数据送到模块中的数据调制口，并按V23协议以FSK（频移键控）的调制方式发射出去。在这个过程中，所有的进程均是并行完成的。

1.2 模块接收过程

在接收状态下，接收机总是接收码流中的同步信息，一旦收到同步信息，将立刻进行位同步，获得位同步后，再进行码同步，码同步完成后，即可接收数据及控制信息。收到数据后，再按规定的串口帧格式传送给上位机。

1.3 数传基本功能

常见的数传模块的功能一般分为基本数传功能、扩展功能、高级扩展功能等三种。这里主要介绍实现基本数传功能的硬件连接方式。如果用TX表示设备端口上的数据发送（数据离开功能块）端子，用RX表示设备端口上的数据接收（数据进入功能块）端子，那么，设备A与设备B之间的串口连接方式应该是TX对RX，RX对TX，GND对GND。

如果将两个无线模块组成的无线信道也看成是一个两端口的设备，则对设备A与设备B而言，串口通讯时有线连接与无线连接的端子的对应关系是一样的。

2 仪器功能

本文介绍的GD230B无线数传电台抗干扰、防浪涌能力强，抗冲击，抗震动，性能、可靠性与稳定都比较高，适用于水文信息采集终端设备这种比较潮湿恶劣的工作环境，该电台采用数字频率合成技术，双锁相环及双VCO，发射启动时间小于10ms，大大优于国标规定的100ms要求；工作、发射接收及数据接收都有相应状态指示灯；通过计算机可以方便灵活地设置频率、功率、静噪开启电平、信道速率、接口速率/校验方式、发射限时等各项参数；提供了EIA-232、EIA-485、TTL等多种数据接口；提供低功耗型配置，休眠电流低至3mA；

3 使用说明

3.1 配置电台的参数

给电台上电（12V电源），用厂家配套的写频器将电台的RJ-45连接器与计算机串口连接，启动设置软件，在“通信”“选择串口”中选择计算机串口，点击“通信”“读取（PC电台）”把更改的参数写入电台，最多可设置16个信道，如果设置了多个信道，应设置当前工作信道。点击“通信”中的“设置当前信道”可设置某信道为当前信道。

3.2 接口信号定义

电台的DB9孔型连接器和RJ-45连接器完成信号的输入和输出，使用中DB9用作数据通信，RJ-45周作电台参数设置。对于不同的电台配置，DB9具有不同的信号引脚定义，表1为DB9作为485数据接口时的引脚定义。

3.3 数据传输协议

数据传输协议包括透明数据传输协议和非透明数据传输协议。

所谓透明数据传输协议就是在透明方式中，发送方不识别或限制发出的数据，接收方数传台送出的数据与发送方数据的长度和内容完全一致。非透明数据传输协议是将数据按一定的格式打包组帧，以数据帧的方式传输。数据帧包涵起始符、数据长度、DATAn、校验码及结束码，在非透明数据传输协议中，只有符合上述特定格式的数据才会被发射出去。接收端会按相同的数据格式送出数据。本应用采用的是透明数据传输协议。

3.4 使用

GD230B无线数传电台的接口示意图如图1所示，电台的DB9的2、3两个引脚引出的线分别与遥测采集终端设备的两个485信号线相连（A对A，B对B），设备共地（GND对GND）如图2所示。终端RTU发送采集指令时，无线数传电台就会通过超短波将所需要的485信号传回终端RTU。

配置电台参数时功率级别可随距离远近自行调改，距离越远，功率级别越高；接收、发送频率也可在允许范围内（220MHZ—240MHZ）自行调改，但发射端电台的发送频率必须和接收端电台的接收频率保持一致，接收端电台的发送频率必须跟发送端电台的接收频率必须保持一致；串口设置中的波特率调为9600bps，校验方式为无。

4 常见故障解决方法

4.1 无法设置电台的工作参数

故障原因：（1）接口类型不匹配（如计算机应连接232接口，不能直接连接485接口）；（2）未接写频器或未插写频头；（3）串口连接不可靠或计算机串口选择错误。

解决方法：如使用中接口配置是485，则需通过232/485接口转换器与计算机连接；用写频器连接计算机和电台，或在RJ-45口插好写频头并将DB9的串口与计算机可靠连接；在设置软件界面“通信”“选择串口”中选择连接电台的串口。

4.2 无法发射数据，数据指示灯不亮

故障原因：（1）电台处于设置参数状态时不能正常收发数据；（2）接口类型不匹配；（3）串口连接不可靠或串口线连接错误。

解决方法：去掉写频器或写频头；检查电台的数据接口类型与所接设备是否一致，如果采用了232/485等转换器，检查转换器是否正常；检查串口线是否可靠连接。

4.3 无法对通数据

故障原因：（1）接收频率与发射频率不一致；（2）没有连接天线或负载；（3）收发双方空中转输速率不一致；（4）发射端电源供电电流不够；（5）天线距离太近。

解决方法：设置接收电台的接收频率与发射电台的发射频率一致，空中传输速率一致；正确连接天线或负载；确认电源有足够的供电能力；在近距离数据对通测试时天线之间的距离应大于5米。

5 结语

无线数传电台的这种使用方式已广泛用于江苏徐州地区的遥测站点，使用该方式传输数据的优点有：（1）延长了通讯线路。若采用有线传输485信号，最远只能有1.2公里，而使用无线数传电台传输485信号则可以延长至十几公里；（2）遇线路远、难挖沟地区时可避免有线的埋设，节约了人力、物力、财力以及大量的施工时间；（3）较稳定，不易受雷击；（4）信号中断后易于检查恢复。