吳杰1, 馮冬青2 （1合肥供水集團，合肥，230011；2鄭州大學電氣工程學院，鄭州，450002）
摘要：本文介紹了數字電臺在自來水管網監(jiān)測調度系統(tǒng)中的設計、安裝和使用。數字電臺利用數字信號處理、糾錯編碼和數字調制解調等技術，克服了模擬電臺在使用中出現的丟失數據包頭、誤碼率高以及通信經常中斷等缺點。實際應用表明用數字電臺代替模擬電臺的方案可大大提高系統(tǒng)的通信的穩(wěn)定性和可靠性，為管網壓力監(jiān)測系統(tǒng)提供了一種較好的選擇方案。
關鍵詞：數據采集;數字電臺;數字信號處理;數據通信;管網監(jiān)測調度系統(tǒng)
Application of Digital Radio in Tap Water pipe-network Detection Dispatcher System
WU Jie1, FENG Dongqing2
（1Hefei water supply company, Hefei, China, 230011; 2College of Electrical Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou, China ,450002）
【Abstract】In this paper, the design , installment and application of digital broadcasting station in tap water pipe network detection dispatcher system are narrated. The shortcomings of analog broadcasting station such as losing heads of data frames, high error rate , frequent communication interrupt and so on are overcome by digital broadcasting stations which make use of the technology of digital signal processing, error correction code and digital modulation or demodulation. Practical application indicates the design which replaces analog broadcasting stations with digital one has enhanced the stability and reliablity of the correspondence of the system greatly and offered a better choice for pipe-network pressure monitoring system.
【Keywords】data sampling; digital broadcasting station; digital signal processing; data communication; pipe network detection dispatcher system
1 緒論
數傳電臺是無線數據傳輸電臺的簡稱[1]。用無線數傳電臺方式實現遠程數據采集、監(jiān)視與控制，相對于架設專用電纜（或光纜）、租用電信專線等，具有造價低廉、施工快捷、運行可靠、維護簡單、適應性強、擴展方便等優(yōu)點。數傳電臺分為模擬數傳電臺和數字數傳電臺。現在國內大部分自來水公司的遙控遙測電臺使用的是模擬數傳電臺。模擬數傳電臺價格便宜，應用較廣。但是在實際應用中，它的通信很不穩(wěn)定，經常丟失數據包頭，誤碼率高，有時甚至造成通訊中斷。分析其原因，模擬數傳電臺是用調頻模擬車載電臺加MODEM芯片改制的，不是專業(yè)的數據傳輸產品，而是工作于230MHz數傳頻段的對講機。用這種電臺傳輸數據確實不可靠，原因是有二個根本性的問題不能解決：PTT控制發(fā)射時延（100ms以上）帶來前導數據字符丟失和調頻靜尾噪聲帶來的多余字符干擾，特別是在高速數據傳輸或收發(fā)轉換快的應用中，如接PLC等，經常發(fā)生故障。針對上述問題，本文研究利用數字電臺代替模擬電臺進行遠程傳輸，為解決上述問題提供了一個較好的選擇方案。數字電臺是數字式無線數據傳輸電臺的簡稱。即采用數字信號處理、數字調制解調，具有前向糾錯、均衡軟判決等功能的無線數據傳輸電臺。數字電臺選用的是深圳華夏盛WDS系列產品，該系統(tǒng)已經在合肥供水集團應用，效果很好。經過一年多運行，沒有發(fā)現任何故障。
2 無線數傳系統(tǒng)的設計要求
自來水調度部門對無線數傳系統(tǒng)提出了下列四項要求:：（1）自動巡檢多子站的水壓數據。（2）向水司調度中心實時傳送管網水壓運行參數。（3）對采集的數據進行加工，并送入相應的數據庫進行保存。（4）對過去的數據進行統(tǒng)計、分析，并以報表、曲線等方式進行顯示和分析。
3 數字電臺的特點及主要技術指標
3.1 數字電臺的特點
(1) 采用了DSP技術，自適應均衡，前向糾錯技術，速率達到19200bps。電臺在工作穩(wěn)定性、傳輸可靠性、抗干擾性、傳輸速率和傳輸距離遠遠超過模擬數傳電臺。
(2) 無線系統(tǒng)的安裝實施快,投資見效快。電臺無需特別編程設置,任何常見異步通信協(xié)議都可以使用。
(3) 適宜在惡劣的環(huán)境條件下使用。電臺要求溫度、電源工作范圍寬，尤其是在干擾嚴重,傳輸路徑阻擋的環(huán)境下表現優(yōu)異。
(4) 具備網管功能:實現空中遠程設置系統(tǒng)內其它電臺參數如串口格式、發(fā)射功率、工作頻率等，也可以實現空中遠程監(jiān)測系統(tǒng)內其它電臺狀態(tài)如工作電壓、工作溫度、接收信號強度、信噪比、誤碼率、狀態(tài)告警等。
3.2 數字電臺技術指標
1、工作頻段[2]：130~174MHz(1710型)/220~240MHz(2710型)/330~512MHz(4710型)/800~960MHz(9710型)/2.4~2.4835GHz(24810 型)。頻段選擇原則是：低頻段繞射能力強，通訊距離遠，如果頻率允許的話，盡量選擇低頻段產品；高頻段抗干擾能力強，繞射能力弱，適宜電磁干擾復雜而較平坦的地區(qū)。當低頻段較擁擠時，選擇高頻段。
2、系統(tǒng)結構：支持點對點或點對多點傳輸，一級或多級中繼組網。
3、工作方式：支持單工,半雙工,全雙工等方式,話音和數據兼容,提供對講通話。
4、傳輸距離：50公里以上(開闊無阻擋)。
5、傳輸速率：19200bps。
6、物理接口：標準EIA-232，通信速率可從300到38400bps可調，完全透明傳輸，無需RTS、CTS等流控信號，無需專用的通信軟件。
7、調制方式：CPFSK。
8、信道間隔：12.5KHz/25KHz。
9、發(fā)射功率：100mW~5W連續(xù)可調/25W選配。
10、誤碼靈敏度：-111dBm以上（誤碼率BER≤10E-6）。
11、收發(fā)轉換時間：3ms。
12、休眠電流：小于18mA。
13、頻率穩(wěn)定度：±1.5ppm。
14、狀態(tài)和錯誤指示：LED狀態(tài)指示，包括電源，載波，發(fā)射數據，接收數據和各種故障報警。
15、短路保護：有。
16、工作溫度：-30℃~+60℃，工作時：-40℃~+70℃。
17、相對濕度：95%，40℃，無冷凝。
18、供電方式：電臺工作時電壓為10.5~16VDC,發(fā)射電流為1.5A,接收電流為125mA。
19、尺寸:5.08*14.29*18.4CM。
20、重量:約1公斤。
21、提供電臺參數設置軟件和網管軟件。
4 無線數傳系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由遠端數據采集終端（RTU）、無線通訊電臺和監(jiān)測調度中心三個部分組成。其組成框圖如圖1所示。圖中TXD表示數據發(fā)送（數據離開功能塊）的端子，RXD表示數據接收（數據進入功能塊）的端子，GND表示地。
