内河航道航标遥测监管系统的开发与设计①|烟囱刷航标

　　[摘 要]结合内河航道航标业务管理现状,从建设实践出发,开发设计了一套基于计算机技术和无线通讯传输技术的航标遥测管理平台,成功解决了航标技术参数的实况采集和传输,实现了受控航标的实时监测,为今后内河航标管理、维护和相关系统的开发提供了一定的借鉴作用。
　　[关键词]航道 计算机 航标 遥测
　　[中图分类号]F2[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0029-02
　　
　　1 引言
　　湖州位于浙江省北部,杭嘉湖平原西侧,北濒太湖,西接安徽省,东临江苏,南与杭州相邻,是连接江、浙、皖、沪的重要交通枢纽。湖州西部属丘岭半山区,非金属矿产资源非常丰富,东部为平原,航道纵横交错,港口密布,具有十分优越的水运条件,航道网络十分发达。
　　湖州航区现有定级航道116条,总里程1163公里,设有各类标志标牌510座,其中发光标志69座。长期以来,在航标维护管理方面均采用传统的以航标艇巡查方式进行日常维护工作,而辖区航标设置线长、点多,最远的航标距航标管理部门约50余公里,采用传统方法维护航标不仅维护成本高、劳动强度大,而且不能及时发现航标失常。加之专职航标维护工作人员编制有限,维护力量明显不足。针对这一现状,我们必须开展技术创新和技术开发,探索设计航标遥测监控系统来提高航标巡查效率,减轻工作人员的劳动强度、减少日常维护费用开支,确保航标发光正常有效。
　　2 系统设计
　　2.1 设计概述
　　传统的数据采集系统由单片机和PC机串行口组成,这些系统大多采用RS232和RS485或有线Modem的通信方式,虽然经济实用,但是其有线数据传输方式在很大程度上限制了应用环境的拓展。
　　移动通讯业务经过多年的发展,目前技术已经相当成熟,利用现有的GSM网络资源,发挥网络覆盖率高、传输特性好等优势,为现有数据采集系统提供一种便捷的无线数据传输方式,这种方式已成为工业控制和现场监测等领域新的发展趋势。该系统主要结合移动通信网络和单位局域网,成功解决了航标技术参数的实况采集和传输,通过手机短信进行控制和了解航标运行情况,实现受控航标的实时监测。
　　2.2 系统架构
　　系统主要由三部分组成,即航标前端数据采集系统、通信系统和后台监控管理系统组成。结构如图1所示。
　　2.3 通信设计
　　系统通信设计主要包括以下内容:
　　(1)主控计算机通过串口与外置GSM-Modem相连接,读取GSM接收到的短消息从而获得现场传来的测量数据,并可直接下发指令要求远端设备发数据。(2)如发生故障,则可通过GSM―Modem向航标管理人员的手机发送报警信号。(3)现场信号经采集器采集后转换成数据信号,发送给现场的GSM-Modem,通过GSM网络发送给主控计算机。(4)发送时间间隔可由航标管理人员定时设置,也可直接接收数据。(5)航标管理人员也可直接通过手机下发指令给远端GSM-Modem,远端设备收到指令后向该手机发送现场数据。
　　2.4 测控对象
　　该系统的测控对象为航标灯及其相关辅助设施,主要为以下设备。
　　(1)主灯:绿光,175W,AC110V供电,无换泡机和闪光器,一台AC220V交流日光开关。(2)副灯:白光,8秒4闪,DC12V20W,2节6V/50AH蓄电池供电。(3)充电:AC220V交流转直流给蓄电池充电。
　　2.5 测控设备
　　(1)主测控站:电脑,打印机一套,通信控制箱一台。(2)通信控制箱:通信控制箱内设置SIEMENS TC-35 GSM-MODEM一台。(3)测控设备箱:测控设备箱内设置一套电量变送器,一套Z-WORLD公司生产的LP3500 FOX低功耗RTU及相关器件。
　　2.6 测控平台软件设计要求
　　(1)总体要求:操作简单、明了,界面简洁、美观,以图表表示为主、文字为辅;系统容量为200个子站。(2)数据库要求:数据库需要设计原始数据库、故障数据库、运行数据库和历史数据库,其中原始数据库数据信息要能反映被测点的原始数据,如编号、名称、描述、照片等。(3)软件主要功能:实现向子站信息查询,接收子站信息功能;对报警信息,在屏幕上醒目显示;能查询各子站原始数据,增加、删除、修改数据(对后三项设置操作权限);能以图、表形式查询子站的信息(原始、历史、运行等);能以表格形式打印数据并对相关功能进行加密和密码控制。
　　3 系统功能
　　航标遥测监控系统由测控主站和测控子站组成。测控主站由计算机和通讯控制箱组成,设在航标站内。用户管理平台由系统完成,该系统能实时输入和修改航标基本信息和技术参数,具有记录运行参数和数据存储查询功能,包括以下基本功能:信号查询、招测数据、用户管理、系统设定、整理数据库、数据查询等,并设置完善的口令系统,保证系统的安全性。在此基础上还可以根据需要增加功能,使得系统更适用,升级换代和维护保养方便。测控子站由测控设备箱和通讯设备箱组成,测控设备箱担负检测和控制功能的完成,通讯设备箱担负通讯功能的完成。测控设备箱和通讯设备箱均为三防水密机箱。其主要测控功能为:
　　(1)监控中心可随时向测控子站查询信息。(2)子站定时向主站发送信息,间隔时间可根据需要设置。(3)子站的航标设备一旦失常或故障,能及时向主站报告。(4)用手机能与子站建立联系,得到子站的工作信息。(5)当主灯故障时,向主站和手机报告。
　　4 技术指标及参数
　　4.1 测量参数(子站)
　　交流供电:电流、电压。
　　主灯:动态电流、动态电压、静态电流、静态电压。
　　副灯:动态电流、动态电压、静态电流、静态电压、闪光灯质。
　　蓄电池:电流、电压。
　　充电控制器:充电电压、充电电流。
　　断电时间:停电时间、恢复时间。
　　4.2 测控技术指标
　　闪光采集精度:≤±1%。
　　交流:电流传感器精度0.5级,电压传感器精度0.2级。
　　直流:电流传感器精度≤±2.5%,电压传感器精度≤±0.5%。
　　4.3 监控设备指标
　　(1)测控设备箱要求:威图三防水密机箱。连线有标识,走线规范。工作电压:DC10V～15V。
　　整机工作电流:≤60mA.整机静态电流:≤30mA.工作温度:-25℃～+55℃。
　　(2)通信设备箱要求:威图三防水密机箱。连线要标识,走线规范。工作电压:DC10V～15V。
　　整机静态电流:整机不工作时,处于待机状态。工作温度:-25℃～+55℃。
　　5 结语
　　内河航道航标遥测监管系统的成功开发,重点解决了野外航标设施技术参数的实况采集和传输,对内河航标的管理和维护将起到积极的作用,具有一定的技术创新性,可以实现航标的实时监测控制。该系统在浙江湖州内河航区推广应用后,可使航标管理和维护由传统的管理手段向科学化、自动化过渡,可以降低管理成本,提高工作效率和管理水平。
　　
　　[参考文献]
　　[1] 吴晨,《ASP.NET 2.0+SQL Server 2005数据库开发与实例》.清华大学出版社,2008.
　　[2] G.Andrew Duthie编,《Microsoft ASP.NET进阶》.世界图书出版社,2002.
　　[3] 李红,李凤洁,杨森等主编.《管理信息系统开发与应用》.电子工业出版社,2003,1.
　　[4] 浙江省港航管理局.中华人民共和国航标条例,1995.
　　[作者简介]
　　冯玉如,(1976-),女,浙江湖州人,讲师,本科。1999年7月毕业于浙江大学电机系应用电子技术专业。主要研究方向为电子应用技术、电力系统自动。
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