通信协议的要素

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通信协议的要素范文第1篇

1通信协议的分类

在智能电网调度自动化中,通信协议主要分为这样两种:一是主流通信协议,二是通信协议集成。

1.1主流通信协议

经过长期的研究与探索,我们发现传统的循环式远动协议(CDT)已经远远不能满足如今的应用,因此,1EC60870—5—101、IEC60870—5—10的诞生逐渐将CDT取而代之,顺利成为EMS和RTU之间的主流远动通信协议。而对于电力系统实时数据通信应用层协议(DIA76—92)与EMS之间的主流计算机通信协议,如今已被新诞生的1EC60870—6TASE所取代。1EC60870—6TASE的出现实际上是以RS232的串口通信远东协议作为基础,其传送信息的方式主要是通过规定的报文格式。远动通信报文主要包含这样三个要素:报文头、报文长度以及信息对象。这里,报文头具体是指信息的类型,报文长度主要是指信息对象的数目,信息对象主要包括地址、数值和质量代码。EMS和RTU通过组装和解析通信报文,进行高效率的信息传输。通常,远动通信协议传送的信息对象是具有一定限制的,例如IEC60870—5—101,该通信协议的报文长度通常不会超过二百二十五个字节。在传送的信息发生变化时,通信协议可以在第一时间进行优先传送。例如,IEC60870—5—104IEC60870—5—101一般用在TCP/IP网络协议之上。TASE.2也是一种新型的通信协议,但是TASE.2协议仅仅是应用层的网络协议,对于TASE.2协议,我们对其进行了对象模型和方法的定义,这样就为EMS提供了系统互联的解决方案。对于不同厂家的EMS系统,TASE.2协议不再需要追究其数据格式以及一些细节,可以与EMS进行自由的通信。TASE.2协议的建立在MMS协议的基础之上,还实现了之前所不能完成的许多功能,像是按英文名进行信息的传输。而我国的TASE.2协议通信软件的开发通常是建立在美国国SISCO公司提供的ICCPTool—kitforMMS—EASE协议之上,充分利用ICCP的功能,对回调函数进行发送和收集。

1.2通信协议集成

过去,对于计算机的使用具有十分多的限制,人们经常习惯性的将远动通信和计算机通信进行区分,将前者称之为前置机,后者称之为SCADA通信机。由于计算机技术迅速发展,网络通信技术也越来越先进,因此,运动通信和计算机通信协议便有了强大的软硬件的物质基础。关于电网自动化系统的实时数据接口,主要是通过远动通信协议和计算机通信协议的集成所完成的,这也使得电网调度自动化系统的应用层次更加鲜明,内部结构更加清晰,有利于电网调度自动化的统一和维护,实现多种通信介质、协议和方式的相互作用。

1.3电网调度自动化内部的PMU

对于信息的采集,RTU主要采集的是相对稳定、密度较低的电网时间断层面的数据,这样能够保证电网的安全优质的运行;PMU采集的一般是高密度(25—100帧/s)和时间相对精确的断层面的同步数据,通过这样的严密的方式,工作人员可以根据该监控进行电网动态的控制。而关于RTU、PMU和暂态信息为电网的调度自动化的监控和控制做出了相应的延伸,对电网起到了保护的作用。在WAMS中,主要包括WARMAP(电网安全防御及实施预警系统)与PMU。PMU的报文主要包括四种类型:数据帧、配置帧、头帧和命令帧。PMU在发出前三种帧之后,后一种帧就会与调度汇总新进行双向的通信,给予PMU充分的支持。所谓数据帧,也就是PMU测量出的结果,其中包含了模拟量、开关量等等。一般,头帧由使用者提供,需要热工对其数据进行读取,在命令帧里,PMU的控制和相关的配置信息也都在里头有所记载。这里,所有的帧都以2字节作为开头,帧的类型主要是通过同步字来决定。一般来讲,同步字为4—6位,以CRCl6校对字完结。通过对PMU的数据采集进行分解与剖析,我们发现其数据具有这样两个特点:1.高密度,2.带时标。由于WAMS的前置数据设计采用的是二维数据,而其寻址方法采用的是哈希方程,因此,数据对象在进行时标时,则呈现为哈希函数的自变量。

2总结

综上所述,随着时代的发展,科学技术的进步,如今人们对于电网建设的要求也越来越高,因此,为了满足广大人民的用电需求,保证群众用电安全,同时也为了促进我国的经济繁荣发展,社会稳定和谐,智能电网的建设已经成为国家的基本发展战略,智能电网(smartpowergrids),也就是我们通常所说的电网2.0,它还是一种高集成、高速度的双向通信技术,它的应用可以实现电网的安全可靠、经济高效以及环保节约的目标,因此,我们要不断完善电网调度的自动化系统,创造更加美好的生活。其次是传输技术中的改进点。自动化系统中的传输,大部分以光纤为主,光纤本身的传输能力有限,其对系统中的传输也会造成一定的局限性,导致大量通信信息被迫停滞,可在传输技术中引入网络通信的概念,网络通信可有效对通信进行传输、验证,同时还可实现挣脱通信过程的跟踪,不仅可解决传输技术中的通信限制问题,还可以为检修人员提供可靠的设备运行信息。最后是互感技术中的改进点。目前我国大部分电力企业的变电站自动化系统中,互感装置在获取信息实行保护行为之前,都必须实行远距离供电,大幅度降低了互感技术的时效性,同时还会降低互感装置的使用寿命,为保障互感技术在使用中的准确性,可预先测量互感装置的功率,进而匹配相应的阈值,实际互感装置工作时,可以保持在合理的功率下,有效避免了远距离供电。

通信协议的要素范文第2篇

【关键词】 智能电网 配用电 通信网络

我国电力产业在最近几年的发展速度很快，配用电网是我国电网的重要组成部分，而且它是实现电能分配的重要途径。不过配用电通信网还存在一定的问题，问题主要表现为配用电通信系统缺乏整体规划、通信网兼容性较差、通信资源浪费严重等。随着社会经济和科技的发展，智能电网已慢慢成为提高供电质量的重要手段。智能电网配用电业务具有特定的分布以及多种网络建设模式，加强智能电网配用电通信网络的研究是促进电力系统发展的关键。

一、智能配电业务分析

智能配电业务是电力系统中的重要组成部分。智能配用电业务具有很多特点，首先，智能配电网业务种类多、节点多、覆盖面广且分散、运行环境较差；其次，智能配电网非常容易受到城建和扩容的影响；第三，智能配电网通信距离远，信息总量大但单点容量小；第四，智能配电网运行维护工作量大、管理问题多以及建设复杂。要实现智能配电网业务就意味着大量业务的传输，但传统的通信模式已经不能满足此业务实现的条件，因此必须采用网络的概念融合更多的业务，这样才能更好地保证业务的服务质量。另外，智能配电业务涉及了很多内容，其中包含了新型充电站业务、分布式能源业务、传统自动化业务、电网状态分析业务等[1]。

二、配用电业务网模型

2.1高级配电自动化系统

配电自动化系统是配电网业务的重要组成，它可以完成现场配电终端与主站之间的业务数据交互工作。在此之前，配电网通信主要依靠专线通信，而通信协议主要采用串行通信协议，这种情况下的线路资源利用率比较低。目前，变电站网络正向着更高级的通信协议发展，并且已经基本实现站层级的网络标准。新时期实现自动化业务比较有效的方式是建立基于以太网技术的高级配电自动化业务系统。经过大量的实践证明，网络设备在30%负载的情况下才具有最好的实时性和可靠性。在配电自动化系统发展中，推广应用的通信协议需要满足一定要求，即通信协议要能满足自动化业务的实时性、通道带宽、通信节点数量、新型配电业务，只有这样才能最终实现调度自动化和基于以太网配电自动化的综合管理[2]。

2.2用电负荷管理系统

目前，我国电力用户的电量信息采集已经向着自动化、全覆盖以及全预付费的方向发展。当前电量信息采集主要采用了通用无线分组业务网络，这是一种对带有GPRS 模块的集中器汇集局部区域的用电信息进行间接采集的手段，用电信息是经电信专网接入电力公司主站。但这种手段存在一定的弊端，即被采用的GPRS设备在线率较低，因此不能实现实时电价和用户的需求，而且这种网络费用比较高。

其实解决用电负荷管理业务可以通过建立以太通信专网来实现，以太通信专网可以连接用电信息管理主站与各个电力用户终端；而本地通信则可通过总线、载波、无线传感器网络来实现[2]。

2.3用能服务网络

用能服务网络是为了满足用户用电需求定制、多样化服务以及多种用能策略而产生的一种服务网络。这个网络服务设计到的业务有语音、视频、数据业务，这种服务网络对带宽的要求很高，需要制定一种特殊的网络方式来满足服务网络发展的需求。用能服务网络发挥作用过程中通常会利用到公共互联网和电力通信网，具体来说就是用户将需求通过公共互联网传输到电力服务网站，最终用户定制的服务由电力通信网传输至用户的表计和用户终端。

2.4环境辅助监测网络

视频或环境辅助监测系统在配电网中发挥着至关重要的作用，比如说它通常被应用在无人值守变电站的监视中或者被应用在重要开关设备的监视中，又或者被应用在现场维修安全监视和事故抢修现场分析中。最关键的是电力公司监控中心科员对所有视频信息进行统一处理。总之，环节辅助监测系统在电网服务中占有一席之地。

三、配用电通信网关键要素

配用电通信网能够支撑多种业务的关键在于它本身涉及的一些重要技术，比如说无源光网络等多种通信技术、融合的数据网络技术、综合网管技术、通信协议结构以及网络安全技术等。这些关键技术在配用电通信网中各自发挥着不同的作用。具体说来，我国配电网的发展经历了很多阶段，而且每个阶段所应用的主要技术都不一样，然而配电通信网的构建必须综合使用这些技术；为了满足配用电多业务网络发展就必然要采用数据融合技术，但数据融合技术必须要满足安全性要求和可靠性要求；通信网络发展特点是将通信结构和多种通信技术应用到同一个网络中，这样不仅扩大了网络的规模，而且增加了网络的复杂性，这最终给网络的运行和维护增加了很多困难。为了解决这一问题就需要建立统一的网络管理系统，通过这种统一的网络系统来实现网络的集中管理。统一网络管理系统的优势在于它可以结合地理信息系统对通信网络的故障进行准确的定位，这样就可以提高运行维护人员工作效率；当前我国配用电方面的通信规约类型非常多，但是并没有一个完整的解决体系。在这些通信规约中有些是用于点对点连接的专线或数字传输通道，这些规约只有三个层次，即物理层、链路层和应用层；还有一些规约是用于数据通信网络中，这类规约在物理层、链路层和应用层的基础上又增加了网络层和传输层；配电通信网融合了多种通信技术而形成了一个开放的网络，这个网络拥有大量的终端设备的接入，但与此同时网络安全及数据的保密性就成为了值得关注的问题。然而，在配电通信网络中采用了一些安全技术，比如在应用层、网络层、物理层应用认证加密过滤技术，同时应用安全测试评估技术、安全存储技术、主动实施防护技术、网络安全事件监控技术、恶意代码防范与应急响应技术来保障配电通信网的安全[3]。

四、典型配用电通信技术混合组网示例

在配用电通信技术使用过程中，由于考虑到充分发挥各种通信技术的优点，从而克服某些技术的缺点，所以建立起以光纤网络为骨干，无线技术、载波为补充的网络结构。这种结构能够更好地满足很多业务的需求，如用电信息采集。环境监测、临时应急通信以及用能服务和配调自动化等。这种混合组网结构主要分为三个层和一个综合网管系统，三个层分别为骨干传输层、远程接入网络、本地接入网络，每个层发挥各自不同的功能，它们在配用电通信技术混合组网中发挥了重要的作用。不过在这个混合组网中网管系统的作用更为重要，这个网管系统的任务是管理以太网、无线专网、通信设备、网络设置管理以及其它网络管理[3]。

五、结语

总之，配用电通信网的建设意义重大，而且它涉及众多因素，所以要全面地、综合地规划才能做出最合理的建设方案。如何建设出最为科学的通信网是重中之重。本研究对配用电通信网的相关内容作出的阐述为配用电通信网的建设提出了一定的建议。

参 考 文 献

[1] 黄盛.智能配电网通信业务需求分析及技术方案[J].电力系统通信. 2010（06）：12-14

通信协议的要素范文第3篇

1 智能建筑系统的组成

智能建筑系统的组成由四大部分组成：楼宇自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS)和结构化综合布线系统(SCS)。

1.1 楼宇自动化系统(BAS)

楼宇自动化系统(BAS)采用传感器技术、图形图象技术、计算机和现代通信技术对建筑的电力、空调、电梯、冷水机组、热力站、给排水、消防系统、保安监控、出入门控制等设备实行全自动的综合监控管理。包括楼宇自动化管理、出入管理、磁卡识别系统、保安监控系统、防火系统以及各种设备控制与监视系统等。它们建立在综合布线系统之上，将完成如下基本功能：各类参数的实时控制和监视、各种动力设备的起停控制与监视、各种设备运行状态显示、设备非正常状态的报警、动力设备的节能控制。BAS按建筑设备和设施的功能划分为十个子系统:1)变配电控制子系统;2)照明控制子系统;3)通风空调控制子系统;4)交通运输控制子系统;5)给排水设备控制子系统;6)停车库自动化子系统;7)消防自动化子系统;8)安保自动化子系统;9)公共广播与背景音乐系统;10)多媒体音像系统。

1. 2 通信自动化系统(CAS)

通信自动化系统(CAS)提供建筑内外的一切语言和数据通信，CAS是在保证建筑物内语音、数据、图像传输的基础上，同时与外部通信网(如电话网、数据网、计算机网、卫星以及广电网)相连，与世界各地互通信息的系统。主要包括：1)以程控交换机为核心的电话，传真等为主的通讯网络。2)建筑内的局域网，把建筑内的各种终端、微机、工作站、主计算机与数据库等联网，实现数据通信。3)与国内外建立远程数据通信网络。

CAS按功能划分为八个子系统: 1) 固定电话通信系统，设PABX或采用公网的集中小交换机;2)声讯服务通信系统(语音信箱和语音应答系统) ;3)无线通信系统，具备选择呼叫和群呼功能;4)卫星通信系统，楼顶安装卫星收发天线和 VAST通信系统，与外部构成语音和数据通道，实现远距离通信的目的;5)多媒体通信系统;6)视讯服务系统;7)有线电视系统;8)计算机通信网络系统。

1. 3 办公自动化系统(OAS)

办公自动化系统(OAS)由高性能的传真机、各种终端、微机、文字处理机、主计算机、声像设备等现代化办公设备与相应的软件组成。主要用于文字处理、办公服务、公文文档等综合管理，以及电子票务、电子邮件、电视会议以及电子数据交换等。

1. 4 结构化综合布线系统(SCS)

SCS又称综合布线系统 ( Premises Dist ribution System，简称PDS)，它是建筑物或建筑群内部之间的传输网络。它把建筑物内部的语音交换、智能数据处理设备及其广义的数据通信设施相互连接起来，并采用必要的设备同建筑物外部数据网络或电话局线路相连接。其系统包括所有建筑物与建筑群内部用以连接以上设备的电缆和相关的布线器件。

2 智能建筑的现场总线技术

20 世纪 80 年代后期起 ,伴随着计算机可靠性提高 ,价格大幅下降 ,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(Dist ributed Cont rol System ,简称 DCS) 。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用 ,也开始应用到楼宇自动化控制领域 ,但是 DCS存在一些缺点 ,如系统互换与互操作性差等。20 世纪 90 年代后期 ,出现了基于现场总线的控制系统( Field Cont rol System ,简称 FCS) ,FCS克服了 DCS的缺点 ,它是一种全数字化的、全分散的、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。目前 ,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点 ,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量 ,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比 ,FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。随着建筑业的智能化和信息化需求的迅速增长 ,出现了一些专门针对智能建筑的总线和通信协议 ,如美国的 BACnet和 EBus、 日本的HBS、 欧洲的 EIB 等。其中 ,以 LonWorks、EIB在国内应用最为广泛 ,它们在智能建筑中的应用各有侧重。

2.1LonWorks总线

LonWorks是一种具有强劲实力的现场总线技术 ,它是由美国 Ecelon公司推出并与摩托罗拉、东芝公司共同倡导 ,于 1990 年正式公布而形成的。它采用了 ISO/ OSI模型的全部七层通讯协议 ,采用了面向对象的设计方法 ,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置 ,其通讯速率从 300 bps～15 Mbps不等 ,直接通信距离可达到 2 700 m(78 kbps ,双绞线) ,支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质 ,并开发相应的本安防爆产品 ,被誉为通用控制网络。

2.1.1LonTalk协议

LonTalk协议是LonWorks技术的通信协议，采用短帧报文 ,可靠性高、 实时性好。LonTalk协议使用网络变量与其他节点通信。网络变量可以是任何单个数据项 ,也可以是结构体 ,并都有一个由应用程序说明的数据类型。网络变量的概念大大简化了复杂的分布式应用的编程 ,降低了开发人员的工作量。该协议提供一套通信服务，使装置中的应用程序能在网络中对其他装置接受或发送数据而无需知道网络拓扑、名称、地址或其他装置的功能。该协议能有选择的提供端对端的报文确认、报文证实和优先级确认，是一个分层的以数据包为基础的对等的通信协议，使用类似于以太网所用的“CSMA”算法来处理网上报文冲突。

LonTalk协议支持总线型、 星型、 自由拓扑等多种拓扑结构 ,极大地方便了控制网络的构建。LonTalk协议支持包括双绞线、 电力线、 无线、 红外线、 同轴电缆和光纤在内的多种传输介质。Lon2Talk采用一种基于载波侦听多路访问 /介质访问控制 (CS MA /MAC)的算法 ,提供介质访问协议 ,使得可以根据预测网络业务量发送优先级报文和动态调整时间槽的数目 ,称为带预测的 P2 persis2tent CS MA算法。通过动态调整网络带宽,使网络能在极高网络业务量出现时继续运行 ,而在业务量较小时期不降低网络速度。最大通信速率为1 . 25Mb / s (有效距离为 130 m) ,支持非屏蔽双绞线 (UTP)的通信距离达 2 700 m (通信速率为728 . 125 kb / s)。

2.1.2 神经元芯片

LonWorks技术的神经元芯片内部装有3个微处理器:MAC处理器完成介质访问控制;网络处理器完成OSI的3～6层网络协议;应用处理器完成用户现场控制应用。它们之间通过公用存储器传递数据。

在控制单元中需要采集和控制功能,为此,神经元芯片特设置11个I/O口。这些I/O口可根据需求不同来灵活配置与设备的接口,如RS232、并口、定时/计数、间隔处理、位I / O等。

神经元芯片还有一个时间计数器,从而能完成Watchdog、多任务调度和定时功能。神经元芯片支持节电方式,在节电方式下系统时钟和计数器关闭,但状态信息(包括RAM中的信息) 不会改变。一旦I/O状态变化或网线上信息有变,系统便会激活。其内部还有一个最高1.25 Mbps、独立于介质的收发器。由此可见,一个小小的神经元芯片不仅具有强大的通信功能, 更集采集、控制于一体。在理想情况下,一个神经元芯片加上几个分离元件便可成为DCS系统中一个独立的控制单元。

2EI B总线

EIB（European Installation Bus），是电气布线领域使用范围最广的行业规范和产品标准。现已成为国际标准ISO/IEC 14543-3，并于2007年正式成为中国国标GB/Z 20965-2007。

EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设，方便扩容与改装。元件的智能化使其可以通过编程来改变功能，既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作，也可根据要求进行不同的组合。与传统安装方式比较，EIB不增加元件数量而实现了功能倍增，从而具有了高度的灵活性。它的开放性更使得不同公司基于EIB协议开发的电气设备可以完全兼容，并为后续公司进入EIB市场提供可能。

EIB系统既是一个面向使用者、体现个性的系统又是一个面向管理者的系统，使用者可根据个人的喜好任意修改系统的功能，达到自己所需要的效果，并可通过操作探测器（如按钮开关等）来控制系统的动作；另一方面， EIB系统还提供基于Windows的软件平台，管理者（如小区物业中心、大楼管理中心、车库管理处等）将安装此套软件的计算机连接至EIB系统即可对EIB系统进行控制并进行管理，从而达到集中管理的功能。

3 结束语

智能建筑的特点是测控点分散 ,几乎遍及建筑物各个角落 ,而且被控设备种类多 ,包括暖通空调、 电梯、 给排水、 安防、 照明、 变配电等 ,这些设备往往本身配有控制系统 ,将这些控制子系统融合为一个综合的 BAS就需要用到通信协议或现场总线。

LonWorks最大的优点是开放性、 分散性和互换性。一个具有 LonMark标志的节点 (Node)可以互操作。由于 LonWorks是低速现场总线 (最大传输速率为 1 . 25Mb / s) ,对现场仪表和设备的计算能力以及信息处理能力相对较弱 ,主要用于数据采集和控制信号的输出 , 因此 LonWorks适合于子系统级的远距离现场数据的采集和实时控制。在智能建筑中 ,主要应用于建筑物自控系统中传感器与执行器之间的网络化、 互操作性 ,实现一种成本低、 对分散设备可以实现互操作的测控系统 ,如安全防范子系统、 智能消防子系统、 智能抄表子系统、 暖通空调子系统、 给排水子系统等。

通信协议的要素范文第4篇

关键词：矿山；工程机械设备；远程监控终端；技术

引言

在实际应用中，基于矿山和工程机械设备的远程监控终端要能够满足多种通信接口的需要，并且要对设备具有良好的兼容性。另外，基于工程设备对远程监控终端的特殊要求，其系统要支持远程的固件升级、数据保存等。同时具备工作效率高、成本消耗低的特点，才能确保远程监控终端发挥出最大的作用。

1远程监控终端的组成及功能

远程监控终端是远程监控系统中重要的组成部分，其主要由GPRS通信模块、GPS定位模块、本地通信模块以及嵌入主板组成（图1）。采集监视功能：①各种泵运行、停止、故障、远程/本地状态，电流，电压；②一次供、回水压力，温度，流量参数；③二次供、回水压力，温度，流量参数；④配电系统参数，总电源三相电压，三相电流，有功功率，无功功率；⑤监测管网末端的温度或压力。控制功能：①通过监控画面可以远程启、停循环泵组；②实现补水泵自动补水；③自动调节一次供水阀；④深井泵自动加水。报警功能：①当循环泵、补水泵、深井泵出现故障时上报到监控中心；②水箱水位、压力、温度等超低超高时报警，并将报警信息上报到监控中心。通信功能：①通过GPRS无线网络向供热公司调度中心传输数据；②通过RJ45接口方式向分中心传输数据；③通过RS485接口与现场仪表通信。GPRS通信模块：将所采集到的各类信息通过实时数据传输到远程监控中心，同时接收远程监控中心的数据内容。GPS定位模块：准确、及时地对各种信号进行定位，如对全球卫星的位置、运作轨迹、时间、速度等进行实时跟踪，确保所接收到数据信息的准确性和及时性。本地通信模块：连接GPRS模块、GPS模块、嵌入主板模块之间的数据传输，协助完成远程监控终端与矿山和工程机械设备之间的数据交换。嵌入主板模块：对工程数据进行存储，并且通过定位对数据进行分析、传输等。远程监控终端还具有以下4个功能特点：①远程监控终端同采集中心收集数据信息，并且具有回放和转发数据的功能；②远程监控终端具有远程控制的功能，可以通过GPRS通信模块接收采集站的各种报警信号，并将接收到的信息及时传送给远程监控中心；③远程监控终端具有对数据的配置及存储功能，对系统内用户的权限进行管理；④远程监控终端控制中心可以向任何一个远程客户端发送控制指令，同时控制中心还具有对各客户端调度及查询功能。

2远程监控终端的技术原理

远程监控终端技术是在传统的监控技术基础之上，结合计算机网络数据输入输出、视频无线传输技术而创新出的一种更高效的远程监控技术。目前该技术被广泛地应用于各行业中。远程监控技术主要的工作原理是结合互联网技术、视频传输技术对设备进行实时监控，从而完成对机械设备的跟踪、监督、控制、诊断、分析、处理、存储、维修功能。远程监控技术是由远程监测和控制两个方面组成的，例如目前我国常用的BS远程监控终端系统，就可以实现数据信息在同一个平台内的转换和处理功能。因此，在对矿山和工程机械设备的应用中，能够同时完成对机械设备数据的传输、处理、诊断、维修功能，大大降低了人工维修工作量，同时也避免了因工作人员技术原因造成的各种问题，大幅度提高了机械设备的工作效率。

3远程监控终端的设计

3.1硬件模块的设计

远程监控终端的硬件设备是系统构成最基本的要素。在设计时，首先要对矿山和工程机械设备的使用需求进行分析，以确定监控终端要实现的功能形态。而后对硬件结构进行设计，其中包括了对电源模块、GPRS通信模块、GPS定位模块、信号测试模块、嵌入主板模块、CPU模块、CAN通信模块、调试模块、充电模块、CPU辅助模块等几大模块进行结构化整合。在硬件设计中，电源模块的设计主要是对监控终端进行过压保护及欠压保护、断电保护，保证供电设备的安全性。而通信模式的设计是为了通过通信协议标准串连口的准确连接来实现数据的传输和接收，从而保证数据信息的实效性。定位模块的设计是为了对设备能够有一个精准的定位，便于及于对设备的位置、运行状态等数据进行采集和反馈，为提高对设备的管理能力有着十分重要的意义。信号检测模块的设计是为了实现对少量外接开关量的模拟量进行数据采集的目的。嵌入主板模块的设计实现了终端数据读写、定位、总线传输及各种接线服务功能。满足了监控终端程序写入、数据采集、通信代码输出等数据处理的需求。CAN通信模块的设计更多的是考虑有效支持数据分布以及实时控制串连通信接口的数据转换。调试接口模块的设计是为了满足对远程监控终端运行时的故障进行诊断和调试，从而保障监控终端运行的安全性。充电模块的设计可以说是一个备用电源，主要用于工程机械设备断电维修后，设备所需的电量支持，该模块主要应用在监控终端休眠时间段中。CPU辅助模块的设计主要是对CPU主板断电后的设备辅助，保持设备的基本功能正常运转，保证设备中数据交换、存储等功能不受影响。

3.2工作模式的设计

在远程监控终端硬件结构设计完成后，要对终端的工作模式进行设计，监控终端的工作模式设计是整个监控终端的关键环节。矿山和机械设备在生产作业中，经常会出现工作状态异常、停机、检修情况，需要对监控终端的工作模式和休眠模式下终端的工作流程进行科学的设计和规划。在工程机械设备的正常运作下，需要时刻保证其对数据信息的采集、处理及分析能力不受影响。因此，在工作模式中要设计标准化工作模式，标准化工作模式主要负责数据信息的采集和处理。某工程企业在对远程监控终端进行工作模式设计时，为了最大限度提高矿山和工程机械设备的工作效率，该企业采用了标准工作模式设计，该设计最大的优点就在于使用率高，通电即可激活使用，大大节省了设备预启动时间。同时，设计该模式的优点还在于当设备处于停机或维修状态下时，标准工作下的休眠模式设计，可以对无数据生产状态下的设备终端进行监控。另外，远程监控终端在判断了设备处于允许休眠设计状态下时，将自动关闭GPS定模块，同时断开网络连接开关，使设备进入完全休眠状态，保证监控终端所传输的设备信息准确性。

3.3通信协议的设计

通信协议是保证远程监控终端数据传输准时性及准确性的关键，在工作模式设计完成后，要根据矿山和工程机械设备的需求，设计出合理的通信协议，提高对PLC等设备数据信息采集处理的能力。目前我国基于矿山主和工程机械设备远程监控终端最常用的通信协议是数据传输—应答模式设计。该种模式采用的工作流程主要是先由远程监控终端向客户端发送数据请求，然后由客户终端对所采集到的PLC数据信息进行加密处理，并返回到远程监控终端中。

3.4软件设计

硬件完成后，要进行软件的设计。软件设备也称为程序设计，是确保实现远程监控终端数据采集、传输、分析、处理功能的重要因素。程序的设计不仅要能够驱动终端设备最底层的硬件，还要根据工程机械设备的工作流程和工作状态设计出运作模式。同时要根据矿山和工程机械设备实际工作中对数据信息的需求及协议的监控需求，设计出以代码形式来展现的监控流程，从而实现对设备的远程监控功能。设备依据现代工程机械设备发展需求，CPU嵌入式ARMCOPTEX-M3系统处理器LPC1778是目前远程监控终端应用电广泛的系统。其具有结构简单、系统集成率高、内核轻薄、功率低、损耗小等优点。而采用支持Cortex-M3/M1/M0等内核处理器，则具有任务处理速度快、初始化速度化、时间与任务同步处理等功能。此外，该程序还具有在μCOS-Ⅱ操作系统下开发的主函数主要进行了系统硬件初始化的特点，同时具备操作系统初始化、初始任务的创建以及多任务处理的开启功能。

4远程监控终端的重要性

远程监控终端被广泛地应用在各行业中，尤其是近年来，远程监控终端被大量地用于矿山和工程机械设备生产中。在矿山作业中，大多生产环境较为复杂，机械设备较为繁重，为了保证机械设备运行的稳定性，保障矿山生产的安全性，采用远程监控终端对其进行监控是十分必要的。通过远程监控终端传输的数据参数，管理人员可以清楚分析出机械设备工作的状态，便于及时对设备的运行模式进行调整。同时，通过远程监控终端传输的数据，可以控制工程工期，确保工程在规定时间内保质保量完成。其次，远程监控终端技术是矿山和工程机械设备生产发展的必然趋势，这主是要因为工程机械设备在远程监控终端技术支持下，能够快速将设备的运行数据传送到监控中心，实现了对工程机械设备实时监控的功能，避免因设备故障无法得到及时处理而造成的损失。

通信协议的要素范文第5篇

关键词：交换技术；信息通信；计算机技术；优势

一、引言

近年来，随着信息通信技术不断发展，各种相关配置技术措施日益提高和应用，交换技术作为当前信息通信技术的前提和关键，其在使用的过程中是不可忽视的信息技术措施。在信息通信技术发展过程中，交换的概念被越来越多的应用，并且在其中发挥着不可替代的重大作用。是通过将传统的交换设备的部分元件部件化，分别进行控制与媒体的处理模式，使得而这之间能够进行综合统一的工作，这种概念一经提出就受到了业界的广泛认同和重视，并逐渐被推广。伴随着当前科学技术的日益发展，各种信息设备和通信设施的不断完善，其在应用的过程中是不可忽视和避免的通信技术措施。

二、概念

网络技术发展迅猛，以太网占据了统治地位。为了适应网络应用深化带来的挑战，网络的规模和速度都在急剧发展，局域网的速度已从最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，千兆以太网技术也已得到了普遍应用。在大规模局域网中，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成多个小局域网，这样必然导致不同子网间的大量互访，而单纯使用第2层交换技术，却无法实现子网间的互访。为了从技术上解决这个问题，网络厂商利用第3层交换技术开发了3层交换机，也叫做路由交换机，它是传统交换机与路由器的智能结合。

对于用户来说，在减低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，与采用何种组网技术密切相关；对于设备厂商来说，在保证用户网络功能实现的基础上，如何能够取得更为可观的利润，采用组网技术的优劣，成为提高利润的一个手段。

交换技术正朝着智能化的方向演进，从最初的第2层交换发展到第3层交换，目前已经演进到网络的第7层应用层的交换。其根本目的就是在降低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，最终达到网络的智能化管理。

三、交换技术在信息通信中的应用

（一）信息通信交换技术的基本要素

在信息交换技术处理中，各种元件和设备都存在着相应的优点与劣势，是当前信息技术发展的前提关键，更是其应用过程中的主要方式和方法。这些特点主要表现在技术的基本要素中，在信息通信技术的应用中也不外乎其以下的几点：第一，开放的业务生成接口。开放业务的生产结构在当前信息交换技术的应用和处理中有着不可忽视的作用，更是提高当前信息技术应用的前提关键。第二，综合的设备接入能力。信息通信中的交换协议能够支持多种协议，因此更加宽泛的接受各种设备接入；第三，基于策略的运行支持系统。与其他信息交换技术不同，件换技术重要是基于策略的运行来反馈和运行系统，这就保证了整体系统运行的稳定性。

（二）信息通信交换技术的设计原理及实现目标分析

独特的设计原理以及广泛的应用领域是交换技术在信息通信中广泛应用的主要优势。交换能够兼容各种协议，这就保证了其应用能力的广泛性。信息通信交换技术的基本原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、接口标准性、业务开放性等特点的分布式件系统，它独立于特定的底层硬件/操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。独特的设计原理使得交换技术在信息通信中能够得到最大限度的应用，其主要实现目标包括以下几个方面。独立于协议和设备的呼叫处理和/同步会晤管理应用的开发等7个方面的应用，几乎涵盖了信息通信所有的领域。

（三）信息通信交换技术优势分析

与其他信息通信技术相比，交换技术最大限度的兼容和开发了更多的信息交换领域，促进了信息通信技术的发展。其优势概括而言，主要体现在三个方面。首先，集中化的管理。由于可以兼容各种协议，因此，在系统管理是可以通过很少的服务器管理进行通信管理；其次，减少成本。在传统的信息通信技术中，由于需要更多的IP以及服务器进行技术支持，使得无论从硬件成本还是件成本上都需要付出相当大的成本，而件换技术恰恰客服了这一缺点；第三，较高的可靠性。件换系统运行于可靠性高、容错能力较强且符合业内标准的电信级服务其上，其出错率以及系能稳定上都大大提高，保障了信息通信的连续性。

（四）交换技术应用的必要性

传统路由器的主要功能是实现路由选择与网络互联，即通过一定途径获得子网的拓扑信息与各物理线路的网络特性，并通过一定的路由算法得到到达各子网的最佳路径。建立相应的路由表，从而将每个IP包跳到跳（hoptohop）传到目的地；其次，它必须处理不同的链路协议。IP包途经每个路由器时，需经过排队、协议处理和寻址选择路由等件处理环节，造成延时增大。同时路由器采用共享总线方式，总的吞吐量受到限制，当用户数量增大时，每个用户的接入速率降低。路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。

与路由技术相比，交换技术的好处就是速度快，当网络规模很大时，高速、大容量路由器是十分必要的。另一方面，由于现代通信网络大都采用光纤技术，所以目前数据网络的主要瓶颈是结点路由器。现在的第三层交换、路由交换或其他相关名词都是这种思路的体现。虽然第三层交换最初是为了局域网而设计的，它采用目的IP地址进行交换，但是现在这种技术也已经开始在广域网中使用。它不需要将广播封包扩散，而是直接利用动态建立的MAC地址来通信，如IP地址、ARP等，具有多路广播和虚拟网间基于IP和IPX等协议的路由功能。这方面功能的顺利实现，主要依靠专用集成电路ASIC把传统路由件处理的指令改为ASIC芯片的嵌入式指令，从而加速了对包的存储转发和过滤，使得高速下的线性路由和服务质量都有了很高的保证。