（通信与信息系统专业论文）基于tetra数字集群系统的水文数据采集及监测系统的开发.pdf

北京交迎人学预i 论文 摘受 摘要 利用t e n 认数字集群移动通信系统进行水利水文数据的采集与 监测，不仅能够完成水文数据的自动采集、发送与接收，而且还能够 保障水文数据传输的实时性和可靠性。 本文介绍了天津水利局水文数据采集与监测系统中所使用的 n 玎r a 数字集群移动通信系统，分析了该n 汀r a 数字集群移动通信 系统的p e i 接口和短数据消息( s d s ) 。 根据天津水平局的用户需求，给出了水文数据采集及监测系统的 总体方案，并详细论述了该系统的总体结构及其工作原理，对数据处 理控制终端、水文数据服务器以及水文中心处理服务器进行了开发。 采用a t m e g a l 2 8 作为微处理器，进行数据处理控制终端的电路设 计及编程。采用d l l 技术进行水文数据服务器的设计与实现。利用s d s i 平台开发了水文中心处理服务器，主要完成了基于用户需求的数据库 的设计以及中心处理服务器与t e t r a 数字集群移动通信系统之间的接 口。 【关键词】：数字集群系统、s d s i 、采集与监测 北京交通大学硕_ t 论文a b s h 嘲 a b s t r a c t 1 日r ad i g i t a lt r v n k i n gm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mi su s e dt o c o l l e c ta n dm o n i t o rt h eh y d r o l o g yd a t a ，t h ec o l l e c t i n ga n dm o n i t o r i n g s y s t e mc a nn o to n l ya u t 0 一c o l l e c t ，t r a l l s m i ta n dr e c e i v et h eh y d r o l o g yd a t a ， b u ta l s oe n s u r et h er e i i a b i l i t ya n dr e a l t i m ei nt h ep r o c e s so fh y d r o l o g yd a t a st r a n s a c t i o n 1 1 1 i s p a p e r i n t r o d u c e st h e1 1 i r r r a d i 舀t a lt r u n k i i 唱 m o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t c mu s e di nt i a n j i nw 缸c rb u r e a u ，锄dm a k e sa n a n a l y s i so ft h ep e ii l l t e 蕊a c ea n ds h o r td a t as e r v i c e ( s d s ) i nt e t r a d i 百t a l t m m 【i i 唱m o m l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m b a s e d0 n 曩a n j i nw a t e rb u r e a u sd e m 越d ，t h eg e n e r a ls o l u t i o n 蚤d rt h e h y d l d l o g yd a t ac o l l e c t i n ga i l dm o n i t o r i n gs y s t e mi s 西v e n 卸dt l l es y s t e m c o n s t m c ta n dw o r 咖gp r i n c i p l ei ss t a t e di nd e t a i l t h ed i 百t a lh 如d l i n g 柚d c o n t r o it e n n i n a l ，w a t e rd a t as e e r w a t e rc c n t r e h a n d l i n g s e r v e ra r c d e v e l o p e d t h ed i g i t a lh a n d l i n ga n dc o n t r o l t e m i a l se l e c t r i cd r c u i td c s i 萨a d i t sp r o 铲a mi si m p l e m e n t e db yu s i i l ga t m e g a l 2 8m i c r o p m c e s s o ra st h e p r o c c s s o r t i l eh y d r o l o g yd a t as e f v e r i sd e s i 口e da n d i m p l e m e n t e db y u s i n gd l lt e c l l i l o i o g y b a s e d 咖t h es d s ip l a t f b m ，t h eh y d r o l o g yc e n t r e h a i l d l i n gs e e ri sd e v e l o p e d ，a n dt h ed a t a b a s e sd e s i g nb a s e do nu s e r s d e m a n da n dr e a l i z a t i o no ft h ei n t e r f a c eb e t w e e nt e r r a d i 舀t a lt n l n k i g 【r i o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e ma i l dh y d m i o g yc c n t r eh a n d l i n gs e r v e ri st h e 巾a i nw o r k 【k e yw o r d s 】：d i g i t a ln l l n 硒n gm o b i i ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，s d s i ， c o l i e c t i n g m o n i t o r r i n g 北京交通大学硕i ：论文 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 天津市位于华北平原的东北部，海河流域的下游，辖区内河道纵 横，在历史上发生过多次严重的洪涝灾害。同时天津又是我国重要的 直辖市，入口密集，经济发达。为了保护天津的水利安全，提高防洪 减灾的能力，建设一个先进的水利通信系统成为当务之急。随着水利 建设规模的不断扩大，也对水利通信系统提出了越来越高的要求，它 不再局限于简单的语音对讲，它还包括水文数据的采集与自动传输， 以及对数据的存储或者其它处理等。 随着数字通信技术、计算机技术等现代技术的发展，如何将这些 新兴的信息技术应用于水利应用，是一个重要的研究课题。水文数据 采集与监测系统就是采用现代科技，对水文信息进行实时采集、传送 和处理，它综合了水文、电子、电信、传感器和计算机等多学科的有 关最新成果，提高了水情测报速度和精度，改变了以往仅靠人工测量 水文数据的落后状况，对流域安全度汛以及水资源合理利用等方面都 能发挥重大作用。 1 2 水文数据传输技术 水文数据的传输是水文数据采集与监测系统中最为关键的组成部 分，其传输方式对整套水文数据采集与监测系统的技术性能有重要影 响。随着现代通信技术的发展，出现了多种水文数据传输技术： ( 1 ) 程控电话交换网( p s t n ) 。 p s t n ( p u b l i cs w i t c h i n g t e l e p h o n en e t w o r k ) 是一种具有适用范 北京交通大学硕士论丈 第一章绪论 围广、设备简单、高呵靠性、组网灵活、成本低、维护方便等优势的 新型通信传输手段，是国家防汛指挥系统推荐通信信道之。但是系 统运行时需要通话费用，运行本较高，而且对于较为分散的站点，需 要进行长距离的布线，j ( 2 ) 超短波通信 u h f v h f 频段超短波用于平原丘陵地带、且中继站数目和中继级 数较少的水文测报系统。该通信方式具有通信质量较好、设备简单、 建设周期短、易于实现的优点。但是在长距离、多高山阻挡情况下使 用此种通信方式传输水文数据，所需中继站数目及中转次数将明显增 加，从而导致设备费、土建费的增加，系统可靠性下降，中继站址交 通条件差还会给建设、安装、维护带来一定的困难。 ( 3 ) 卫星通信 卫星通信具有传输距离远，通信频带宽，传输容量大，组网机动 灵活，不受地理条件的限制，建站成本及通信费用与通信距离无关等 特点。缺点是：建站成本及通信使用费较高。 ( 4 ) 无线移动通信( g p r s 和手机g s m 短信) 无线移动通信网络具有稳定可靠、覆盖面较广、网络能力强、通 信费用低、不受地域限制的优点。但是其网络属于公众网，不能专网 专用，限制了水利部门其它的通信要求，同时由于g s m 短信存在一定 的延时，不能满足水利水文数据传输时实性的要求。 综合分析现有的水文数据传输技术，都有其适用性及局限性，因 此在水利系统中引入一种安全性、可靠性、实时性好的传输方式就显 得非常必要。 北京交通夫学硕i ：论文第一章绪论 1 3t e t r a 数字集群移动通信系统 集群通信是多信道共用的专业移动通信系统，是指向正在申请服 务的设备或用户自动分配信道。它通过频率共用缓解频率资源紧缺的 状态，同时又通过基站集中使用，统控制。集群通信系统具有共用 频率、共用设施、共享覆盖、共享j i 业务、分担费用、改善服务等优点。 t e t r a 数字集群移动通信系统是欧洲电信标准协会( e t s i ) 制定的 数字集群移动通信标准，最早称为移动数字集群无线电系统( m d t r s ： m o b 订ed i g n a lt r u n k e dr a d i os y s t e m ) 。9 0 年代初改称为泛欧集群 无线电系统( t r a n se u r o p e a nt r u n k e dr a d i os y s t e 【i ) 。欧洲电信标 准协会在1 9 9 7 年5 月又将t e t r a 的含义更正为陆地集群无线电系统 ( t e r r e s t r i a lt r u n k r a d i os y s t e m ) 。欧洲电信标准协会e t s i 在1 9 9 4 年1 2 月组建了由制造商、用户、网络运行商、政府部门和研究机构等 组成的t e t r am o u 组织，该组织具体负责t e t r a 技术的发展和推广工 作。1 9 9 5 年1 2 月欧洲电信标准协会通过了t e t r a 的主要核心标准。 t e t r a 数字集群移动通信系统是一种基于时分多址( t d 姒) 技术的 无线集群移动通信系统，其特点如下： ( 1 ) 系统组网灵活 t e t r a 数字集群移动通信系统的容量可以随用户需要逐步增加，适 用于小、中、大型调度指挥系统：既适应于专用调度网( p 陬) ，也适 应于共用调度网( p a m r ) 。特别是可以组建虚拟专用网，便于市政府、 体委、公安、武警、消防、医院、交通、新闻和旅游、宾馆等各自组 成专用网，并可多个单位组成共同的通话组以实现联合调度指挥。 ( 2 ) 调度业务丰富 t e t r a 数字集群移动通信系统除了具有单呼、组呼、广播等功能， 北京交通文学硕| ：论文 第一章绪论 还具有多种指挥调度功能，例如，动态重组、多种优先级配置方案( 主 叫排队、强拆抢占及扫描优先等) ，功能齐全，可以按需选配，既可配 置最基本的调度业务，也可配置为适应公共安全多种需求的砭杂系统， 满足一舭民用和公共安全等不同用户的需求。 ( 3 ) 加密方式灵活 除公共密钥加密外，t e t r a 数字集群移动通信系统还具 f 鉴权、空 中接口加密、端对端加密等系统，能满足普通、商业、秘密、机密等 不同级别需要，以便实施必要的加密调度指挥以及公安武警为防止罪 犯窃听而下达加密命令。 ( 4 ) 可脱网直通 直通是指无线用户可以不经过网络交换设施，直接用移动台进行 相互间的通信。直通方式适合在基站覆盖范围之外的地区或盲区使用， 并且当系统出现故障时或系统过载以至难于快速接入时仍可进行通 信。 ( 5 ) 安全抗毁性高 基站有故障弱化功能，当网络交换控制设备出现问题或当网络交 换控制设备与基站之间链路发生故障时，单基站仍可完成最基本的调 度指挥任务。 ( 6 ) 快速反应 t e t r a 数字集 下要求小于o 3 应付体育馆爆炸、 群移动通信系统的呼叫建立时间非常短，一般情况 秒，用户可以在按下p t t 键后立刻开始通话。便于 纵火、球迷闹事等突发事件，及时采取措施防止事 态扩大。 ( 7 ) 标准开放 t e t r a 数字集群移动通信系统标准是一个开放的标准，各公司均可 4 北京交通人学硕1 j 论史 第一章绪论 按标准生产t e t r a 数字集群系统设备，利于多个公司开发生产，参与 竞争，4 i 至于造成独家垄断i 盯场的局面，易于引入新技术和应用。 8 0 0 m h z r e t r a 数j 芦集群系统的技术性能能够很好的满足水利部门 的数据传输，调度抢险等特定的通信需求。通过采用t e t r a 数字集群 移动通信系统，可以实现水利行业中的许多业务。利用t e t r a 数字集 群通信系统的短数据功能，不仅可以实现水文数据的时实采集、监测， 同时还可以实现对水利设备动态、时实的反向控制等，并能够对水利 行业所要求的稳定性和可靠性有很好的保证。 1 4 本文的结构和主要研究内容 在第二章中，详细介绍了t e t r a 数字集群通信系统，分析了相关 t e t r a 标准和协议，并介绍t e t r a 系统技术；在第三章中，基于客户需 求，提出了系统设计方案，并详细分析了该方案的各个环节。在第四 章中，介绍了数据处理控制终端硬件构成，及其组成原理，并且对其 硬件编程作了较为详细的说明。在第五章中，介绍了水文数据服务器 软件的工作流程及其功能。在第六章中，详细介绍了基于n o k i as d s i 平台的水文中心数据服务器软件的设计过程。 北京交通大学硕士论文 第二章托t r 数字集群移动通信系统 第二章t e t r a 数字集群移动通信系统 2 1 系统组成 t e t r a 数字集群移动通信系统结构如图2 1 所示 图2 1t e t r a 数字集群移动通信系统结构 t e t r a 数字集群移动通信系统由网络基础设施、移动台和有线台组 成。网络基础设施包括基站、交换机、网管设备、基站控制器、访问 位置寄存器、归属位置寄存器等。有线台和移动台是用户使用的设备。 有线台是与网络基础设施有线连接的设备。移动台按业务可分为话音 终端和数据终端两类，话音终端是由移动终端单元和终端设备单元组 成，提供用户终端业务和承载业务：数据终端仅包含移动终端单元， 提供数据承载业务。移动台按工作方式可分为集群移动台和双模移动 台两类。集群移动台是指只能工作于集群方式的移动台：双模移动台 是指既能工作于集群方式、又能工作于直通方式的移动台，其中可以 同时监视集群和直通方式的移动台又称为双监视移动台。 6 北京交通大学硕士论文第二章t e t r a 数字集群移动通信系统 2 2 系统接口 t e t r a 标准详细地描述了一个t e 俅a 系统中的各种接口。这些接口 有的是连接到t f t r 、网络的外部接口。t e t r a 网络被称为“交换和管理 基础设施( s w m i ) ”，它包含了许多基站、嘲关、系统之间的接口以及控 制器等。如图2 2 所示，t e t r a 标准中有的6 种标准接口： 图2 2t e t r a 数字集群移动通信系统标准接口 具体各个接口如下： 1 空中接口( a i ) ：有两种类型的空中接口：集群方式空中接口、直通 方式空中接口。 a 集群方式空中接口：经此接口可在网络基础设旌的控制下实现 移动台与移动台之间、移动台与p s t 、i s d n 、p d n 和p 刚用户之 间的通信。 b 直通方式空中接口：经此接口使移动台之间能不经网络基础设 施而直接进行通信。 2 数字集群系统问的接口( i s i ) ：用来实现不同生产厂商的t e t r a 系统 北京交通大学颂 论殳 第二章t e t r a 数字集群移动通信系统 交换机互连。 3 终端设备接口( p e i ) ：用来实现移动台与外部终端设备( 如计算机 等) 之问的连接。， 4 与其它公网和号网的接口：用来实王见与p s t n 、i s d n 、p d n 和p 州等的 连接。 5网管接h ：实现与网管设备的连接。 6 有线台接口：实现与本地有线用户台的连接。 2 3p e i 接口 p e i ( 外部设备接口) 接口是一种专用的点对点的连接，特别是对 于采用广域寻址的t n p l 协议。t e t r ap e i 提供数据终端t e 2 ( 2 类终端 设备) 之间的连接，其中t e 2 指非i s d n 终端设备( 例如：普通模拟电话 机、传真机、p c 机、调制解调器等) ，例如：专用数据终端和t e t r a 移 动台m t 2 ( 2 类移动终端) 。p e i 组成如图2 3 所示： t 盯r ap e i t 命令集分组数据 t 曩p 1 移动性管理 移动性管理 语音呼叫控制 i p 版本4 语音呼叫控制 黧黧层z 蹶本e 燃 电路模式数据 电船俣a 烈箱 无线状态配置 无线状态配置 补充业务 图2 3p e i 组成 p e l 提供了可以承载t e t r a 网络所提供业务的外围数据设备的接 口。t e t r ap e i 接口可以用于以下数据业务： 发射和接收分组数据( 包括分组数据参数的设置) ； 北京交通夫学硕j 二论文 发射和接收屯路数据( 包括电路数据参数的设置) ； 发射和接收短数据( 包括短数据参数的设置) ； 语音呼叫的建立和控制( 包括语音呼叫参数的设置) ： 接入m t 2 和网络的一般信息，例如电池状况，接收信号的强度 接入m t 2 中的用户应用。 采用哪种接八业务取决于m t 2 移动终端所支持的业务，灯2 移动终 端并不需要支持所有接入方式。a t 命令和t n p l 命令的差别在于t n p l 命令可叫i 随分组数据并行发送，而a t 命令只能在命令状态发送。 2 4a t 命令集 作为控制p c 或智能终端的调制解调方式，在i t 世界e 广泛使用 a t 命令。a t 命令已经被许多无线系统采用作为接入数据业务的方法( 例 如：g s m 、c d p d 、m o b i t e x 等) ，因此在t e t r ap e i 中利用a t 命令作为 t e t r a 业务的基础。使用a t 命令的t e t r a 业务包括呼叫控制、移动性 管理和短数据业务。 a t 命令中的符号和缩写如下： 【1方括号中包含一个可选的命令子参数或一个可选的移动终 端响应部分。括号本身在命令行不出现。当参数类型命令没 有给子参数赋予新值时，它的值与原来的值相等。在动作型 命令中，动作应该在子设置参数的推荐缺省值基础上执行。 尖括号中的名称是句法的元素。括号本身在命令行中不出 现。 回车符，命令s 3 规定它的值。 换行符，命令s 4 规定它的值。 9 北京交通火学碗j ：论文第二章t e t r a 数字集群移动通信系统 一个或多个空格符。 b o l d 下划线所定义的子参数的值是该子参数的推荐缺省设置值。 在参数类型命令中，制造商设置中使用这个值，i t u t 建议 v 2 5 0 5 命令f o 配置了这种设置。在动作型命令中，当没 有给定子参数时，使用这个值。 该系统使用的a t 命令如下： ( 1 ) 检验移动终端是否支持s d s 方式 发送：a t 接收： o k ( 2 ) 是否支持s d s 类型40 = s d s 类型4 ，。一 发送：a t + c s d s = ? 接收： + c s d s ：一( o ) o k 若接收信息为： ( c r + c m e e r r o r ：4 则表示不能支持s d s 功能。 ( 3 ) 选择s d s 类型4 开始发送信息 发送：a t + c s d s = o 妾收： + c s d s ：一1 ，1 o k ( 4 ) 在使用移动终端之前需要注册，注册过程如下： 发送：a t + c m g s = 0 ，1 。o ，8 c o 接收： + c m g s 一o o k 0 苎曼奎墨盔堂堡主丝= ! ! ! ；苎三童：娶坠墼主叁篓堡i 塑里堕墨竺 ( 5 ) 发送一个消息的格式 发送；a 1 l + c m g s = ( ( 1 a ，1 ，0 ， ( d a t a 接收： ( ) k ( c r 其巾：( d a t e 7 r r a 终端的身份识别码，o 表示它自身，l 、1 6 7 7 7 2 1 5 表示其它移动终端或固定主机。 l 一目标地址类型( 1 表示移动终端) o 一区域选择( o 表示区域没有定义) 一 里的数据长度 一带有s d s t l 协议头的l6 进制数据 ( 6 ) 接收一个消息的格式 接收： + c m t ：一， ，l ， 其中： 一信息源地址，值范围在l 、1 6 7 7 7 2 1 5 l 一源地址类型( 1 表示移动终端) 一 里的数据长度 一带有s d s t l 协议头的1 6 进制数据 2 5 s d s 类型 短数据业务( s d s ) 由预编码消息业务和用户自定义消息业务组 成。用户自定义消息业务提供1 6 、3 2 、6 4 比特的承载业务或者多达2 0 4 7 比特应用所定义的数据。承载业务和基础协议确保用户自定义数据在 空中接口上可靠传输。然而，为了确保利用s d s 业务开展的不同应用 之间的互可操作性，定义了一个附加头部信息以支持短数据业务传输 层( s d s t l ) 的数据传输业务。 1 1 第二章t e t r 数字梨群移动通信系统 短数据业务( s d s ) 可分为4 种方式： s d s l ：支持1 6 比特传输 s d s 2 ：支持3 z t 匕特传输 s d s 3 ：支持6 4 比特传输 s d s 4 ：最多支持2 0 4 7 比特传输 对天津水力项目来说，s d s 4 格式是比较合理的。而对于s d s 用 户二| 定义数据类型4 来说，s d s 标准包含一个规定信息精确格式的传 送层，称为s d s - t l ，s d s 扎协议提供下述业务： 点到点的消息传输： 点到多点韵消息传输： 广播消息传输： 应用中的消息接收和端到端确认； 支持多个应用协议： 2 5 1 s d s t l 信息基本结构 一个信息的例子及其5 珊死蔗毋兴如下所示： s d s t l 信息头 厂斗 潜伊黼趵| | 燃| 协议头隆| 豁| l 命令l |身份码 il 标识特| |“”“| ；器 i 信总； a t d0 1 2 3 4 5 6 7 8 “1 3 0 ，0 ，o ，o ，0 ，1 2 3 ，1 ，h e o s d s t l 信息头在“拨号”部分后边，跟在“”之后开始。在s d s t l 里，有协议头，它与前边的协议新织符一起，定义要发送什么样的s d s 信息。 苎塞奎望查堂堡! 堡兰 ：塑三皇! ! ! 坠：壅兰整登整塑望笪至垄 2 5 2s d s t l 的信息头 s | ) s t l 信息头控制信息的几个方面，有两个重要组成部分：信息 编码方式和e n dt o e n d 确认。 一 ( 1 ) 信息编码方式 允许舍弃重复信息的传送，这是由发送性质所决定的。由于连接 出错会出现这样的重复，但在对一个组地址传送信息的操作时它也会 发生。没有参考号的信息，要区分两个同样的信息和发送两次的同一 信息是不可能的( 不论是在无线终端上还是在应用上) 。 ( 2 ) e n d t oe n d 确认 在某些场合，核对用d o l p h i n 单元收到并弄清的特别信息也许是 很重要的，尤其是对那些不能引起立& 阴自应的命令。通过在s d s t l 信 息头里设置确定的字符，接收站就能对发送的信息做出自动的响应。 2 5 3 简单s d s 信息 在s d s t l 术语中，一个“简单”文字信息是一个使用简化了的 s d s t l 信息头的信息，没有信息头，只剩下协议头和字符组标签。因 此，传送层功能如重复信息丢弃和信息确认不可使用。发送格式如下： 目标穆动台的 身份码 s d s _ t l 协议标识蒋 2 简单文字信息 1 1 3 0 带协议头的文宇信息 a t d0 1 2 3 4 5 6 7 8 i 发送 s d 瞄恩 命令 北京交通大学硕士论文第二章t 叶i c a 数字集群移动通信系统 与所有s d s 信息一样，s d s t l 信息头和数据是一个用逗号分开的 数字列表，格式是a s c ij ，出现在贺氏接口里。”分隔拨号串与信息 头和数据。 接收到简单s d s 信息时，会以贺式接口的形式出现，由拨号串和 “指出呼叫方；接着是用逗号分开的a s c i i 数字列表的s d s t l 信 息头；再接着是在新一行的信息文字： c o n n 汀 0 1 2 3 4 5 6 7 8 “2 1 h e l l o n oc a r r i e r 如对应的呼出信息的编码一样，字段总是按顺序显示。 2 5 4 s d s t l 传递格式 s d s 扎传递信息有一个s d s t l 信息头( 包含完整的协议头) ， 接着是用户定义的数据。 s d s t l 传递信息的发送格式如下： 卯s - t l | 办议标识符 2 简单文字信息 1 3 0 带协议头的文字信息 目标移动台的 用户身份 l a t d 0 12 3 4 5 6 7 8 i - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _ j 发送 s d s 信息 命令 l 信息类型f l o 信递| l l 报告i 1 2 确认i t _ = = ii 信递报告 喜弱擎i i t 一 1 3 0 ，0 ，0 ，0 ，0 ，12 ： i 服务选择lii i o 绐个人用户的信息lii 1 1 绐组用户的信息iil i 照l 信息 l o 不兜许储存l 1 4 实际信息 r j 1 北京交通大学烦l 论义第一二章t e t r a 数字集群移动通信系统 接收到s d s t l 传递信息时，显示如下： c o n n f c t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 6 1 3 0 ，0 ，o ，o ，0 ，1 2 3 ，1 h e l l o n oc a r r i e r 2 5 5 s d s t l 报告格式 s d s t l 报告信息没有用户定义韵数据，只存在支持信息传递报告 它在响应一个传递报告参数为“1 ”s d s t l 传递信息时发送。 s d s t l 报告信息的发送格式如下： s d s t l 协议标识符 2 简单文字信息 1 3 0 带协设头的文字信息 a t d0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 3 0 ，1 ，o 矗画 s 婪赁息lo 传递l 命令 il 掖誓i l2 确认【 接收到s d s t l 报告信息时，显示如下： c o n n e c t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 3 0 ，1 ，0 ，2 ，1 2 3 n 0c a r r i e r 2 ，5 6 s d s t l 确认格式 s d s t l 确认信息没有用户定义的数据，只存在信息确认。它在响 北京交通大学硕i ：论文第二章t e t r a 数字集群移动通信系统 应一个确认请求参数为“1 ”s d s t l 报告信息时发送。 s d s t l 确认信息的发送格式如下： s d s t l 协议标识符 i2简单文字信息 | 1 3 0 带协议头的文字信息 a t d0 1 2 3 4 5 6 7 8 a1 3 0 i 发送 s d s 信息 命令 信息参考号( 必须与 报告信息参考号相配) 接收到s d s t l 确认信息时，显示如下： c o n n e c t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 “1 3 0 ，2 ，3 ，1 2 3 n 0c a r r i e r 2 6t e t r a 数字集群系统的发展 t e t r a 自1 9 9 5 年颁布以来，一直都在进行不断的修订和完善，并 在原有的基础上增加了一些新的标准。 r e t r a 标准在1 9 9 9 2 0 0 0 年间部分修订了e t s3 0 03 9 2 ( v + d ) 的 网络设计、网内互连接口( i s i ) 、网关、加密等。e t s3 0 03 9 6 ( d m o ) 的类型l 路由器空中接口、类型2 路由器空中接口、网关空中接口等。 起草了移动台一移动台接口、直接模式的类型1 路由器和直接模式的网 关等的s d l 模型。 欧洲电信标准协会( e t s i ) 认为t e t r a 版本l 标准适合专业的 p m r p a m r ( 专用共用) 领域，商用获得成功，标准成熟，有多厂家支 1 北京交通大学碰士论文第二章t e t r a 数字集群移动通信系统 持，得到世界广泛接受。为了满足市场发展要求，补充3 g 领域，必须 j j 口强t i 订r a 标准，以扩大e t s i 对全球的影响。因而拟订了3 年工作计 划，估计要花1 3 0 人月，进行t e t r a 版本2 的研究与起草，主要解决 f 列问题： 提高数据率； 引入较高速分组数据； 使用户可以高效接入互连网信息、实时图像、数字地图等： 新型话音编解码器，提高话音质量： 在t e t r a 与u m t s 3 g 之问要求能够互通与漫游，必须兼容声码器、 编号与寻址以及个人身份，并要增强话音质量，以便t e t r as i m 卡向u s i m 卡发展； 增加基站覆盖半径( 如1 2 0 2 0 0k m ) ，适应机载设备的使用，空 对地通信，延伸工作范围： 采用s i m 卡并使之通用化； 要求与t e t r a 版本1 能够全后向兼容，要在t e t r a 现有频段工作； 提高网络效率，优化空中接口，提高容量及性能，提高质量及服 务等级，改进终端大小、重量和功耗。为此要研究新空中接口的 初始可行性、高速分组数据、新编解码器、u s i m 卡要求、与3 g 的互通及漫游、加强空中接口、协调v + d 与直通的标准。 2 0 0 3 年t e t r a 版本2 基本完成，这样数字集群网就可以从t e t r a 版本1 升级为版本2 ，能和第三代移动通信系统协调发展。 北京变通人学硕 ：论文第三章水文数据采集与髓测系统的总体设计方案 第三章水文数据采集与监测系统的 总体设计方案 3 1 概述 根据国家防汛指挥系统工程项目建议书的要求，系统的建设 原则应遵循：因地制宜、经济实用的原则，从实际出发，并结合各 水文站的通信条件、现有资源和供电状况等具体情况，确定最优设计 方案，以最少的工程投资，达到最佳的效益：为保证系统信息的准 确、及时传递，还应遵循实时性和先进性原则；可靠性原则，保证 在恶劣天气条件下能正常运行，确保报汛通信信道畅通；为充分利 用系统资源，满足各部门的需求，应坚持统一规划、统一标准和开放 性原则。 系统设计目标可归纳为：水文测验设施设备采用水文先进技术， 使水位、雨量等观测设备达到部颁建设标准，实现水文数据自动采集、 长期自记和固态存储；有效地提高水文信息采集能力，扩大水文资料 的收集面。 水文通信设计目标遵照国家防汛指挥系统工程项目建议书提 出的“半个小时之内完成全国水文信息收集任务”的要求，科学规划 信息流程：应用先进设备，建立全流域实时水文信息自动采集、自动 传输系统。所有水文站可以将水文信息在2 0 分钟内准确可靠地传输到 水文中心服务器的目标，并且在水文中心服务器实现数据标准化管理 体系，能对所有水文数据进行规范化处理、存储和转发，建立水文数 据库，为水文信息查询服务：提高洪水预报精度增长预见期，为防汛 抗旱提供可靠科学的决策依据。 北京交通人学坝上论文 第三章水文数据采集jj 监测系统的总体设计方案 天律水利水文数据采集及监测系统是根据水利系统的规范和要 求，充分利用数据采集技术、t e t e r 数字集群移动系统数据传输技术、 计算机技术、网络技术以及数据库技术等实现水文数据的采集、传输、 处理和发布为一体的综合信息管理系统，是现代化科技与管理密切结 合的项系统工程。它是水利部门实现水利管理现代化、决策科学化 的一个重要过程。其核心是数据的采集、传输、处理以及发布，通过 将水文数据采集并处理后发布给相关各个水利部门，为各个水利部门 在实施水利管理和调度过程中提供有力的决策依据和参考，最终达到 提高灾情监测与评估水平的目的。对于水利水文数据采集及监测系统， 从一般的意义上来说，是要实现从数据采集、传输、处理到信息发布 的全过程的启动化。其主要功能如下： 1 ) 通过水文传感器和其它组件实现水文数据的自动采集与发送。 2 ) 通过稳定可靠的传输链路将水文数据传送至水文中心服务器。 3 ) 水文中心服务器接收水文数据，然后将水文数据存储在数据库中， 同时生成水文数据文件，供其它的水利部门查询。 3 2 总体方案论证 根据系统的各个功能要求，提出了如下的设计方案： 3 2 1 水文数据的采集与发送 根据天津水利的实际情况，各个水文采集点分为两种情况：一种 情况是采集点位置比较集中，周围有固定的站点存在；另一种情况是 采集点位置分较为分散，周围没有固定站点存在。根据这一实际情况， 结合天津水利局的要求，提出了两种传输模式的方案。对于第一种情 况，可以充分利用站点资源，将采集点的水文数据通过r s 4 8 5 串行线 1 9 北京交通必学颂士论文 第三章水文数据采集与监测系统的总体设计方案 传送至站点p c 服务器，站点服务器通过串口发送a t 命令，控制移动 台发送水文数据，这样多个采集点也仅需要一台移动台，节省采购移 动台的硬件开支。对于第二种情况，由于没有p c 控制移动台，所以需 要一个数据处理控制硬件板，这个数据板首先通过串口接收来自水文 采集器的水文数据，之后将采集到的水文数据打包为短消息，最后通 过串口发送a t 命令控制移动台将此短消息发送到t e t r a 网络中。 这两种模式在水文数据采集端都需要如下3 个步骤：水文数据的 采集，水文数据的处理，水文数据的发送，其流程如图3 1 所示： 图3 1 数据采集端数据流程 这两种工作模式都可以实现水文数据的自动采集与发送，可以保 证水文数据韵安全可靠。 系统发送模块的组成如下： ( 1 ) 水文数据采集器 系统选用的采集器，是经过鉴定，符合技术标准、计量标准的正 规产品，其适用条件、精度、分辨率、技术性能必符合有关的水文测 验国家标准、行业标准的要求。 ( 2 ) 数据处理控制终端 接收单个采集点的水文数据，并且将其打包为短消息、然后通过 串口发送a t 命令控制移动台将此短消息发送出去。 ( 3 ) 水文数据服务器 北京交通大学坝i ：论文第三章水文数据采集与监测系统的总体设计方案 水文数据服务器通过串口接收来自水文采集点的水文信息，将其 打包为短消息、然后通过串口发送a t 命令控制移动台将此短消息发送 出去。 通过加装串口板，水文数据服务器不但可以同时连接多个水文数 据采集器，而阻只使用一个移动台发送水文数据，节省了投资。 ( 4 ) 移动台 虽然本次课题使用的诺基亚的数字集群通信系统，但是由于 t e n h 标准的开放型，我们也可以使用其它厂商的t e t r a 数字终端 机。此次天津水利局就是采用了 s i m o c 0 公司s r m l 0 0 0 车载移动终端台。 其性能指标如下 电源电压( v ) 1 2 v 工作频率3 8 0 4 0 0 m h z ，4 1 0 4 3 0 m h z ，8 0 6 8 7 0 m h z 技术参数 信道间隔2 5 k h z 天线连接有 内置g p s 除了能进行语音和数据通信以外，还可以使用标 特点 准的唧u 短数据( s d s ) 传送卫星定位信息。 s r m l 0 0 0 控制头上设有标准的9 针r s 2 3 2 口。提供2 路控 性能制输出，符合汽车标准的接口，可用于安全目的。可以安 装选配的第2 根天线提高接收效果。 3 2 2 水文数据的传输 天津市水利局所使用无线网络平台是n o k i a8 0 0 m h zt e t r a 数字集 群移动通信系统，其性能可以很好地满足水文数据传输的要求。 天津水利局的水文站点较为分散，所以系统采用的是大区蜂窝覆 盖的方式，这样可以减少基站数量，降低系统成本，同时还能很好的 满足水文系统的要求。由于基站数量较少，而且天津水利的用户较少， 因此系统只使用一台交换机。系统采用星形的网络拓补结构最符合设 计要求。 水文数据的传输如图3 2 所示： 图3 2 水文数据传输系统 在数据采集端，移动台将打包好的水文数据发送至t e t r a 网络中， n o k i at e t r a 基站接收到移动台的短消息后，经过基站和交换机之间的 有线通路，将此短消息传输到t e t r a 交换机，交换机通过标准的e l 数据 线，将此短消息传送到调度台控制器( d s c ) ，最后d s c 将此短消息通过 串行线传输到水文中心服务器中，完成短消息的传输工作。系统传输 过程中使用了n o k i at e t r a 基站、交换机、调度台控制器( d s c ) 等。 3 ，2 3 水文数据的接收与处理 水文数据的接收与处理通过水文中心服务器实现。水文中心服务 器的主要功能为接收来自水文采集点的水文数据短消息，之后将短消 息拆包为水文数据，并且将水文数据按次序显示在服务器显示器上， 同时将水文数据存储在本地数据库中，最后还要将此水文数据信息存 北京交通火学颀 ：论文 。 第三章水文数据采集与瓶测系统的总体设计方案 储在一个水文数据文件中，天津水利局的其它部门通过访问此文件获 取水文数据。水文数据接收端的结构如图3 3 所示： 吉5 图3 3 水文数据接收端结构 根据天津水利局现有的情况，可以充分利用现有的网络资源，将 水文中心服务器上的水文数据信息通过本地局域网或者i n t e r n e t 网， 快速安全的传输到天津水利局的其它部门。这样不仅有效降低系统开 销，同时也便于水文数据的集中管理。系统接收与处理功能是通过水 文中心服务器实现的。 水文中心服务器主要负责接收来自水文站的水文信息，并对其进 行处理。接口采用天津t e t r a 数字集群系统为第三方应用客户提供的 a p i 接口，由于此次课题的实现载体是短消息形式，其a p i 接口是通过 c 0 m d c o m 实现的，这种方式可以为第三方开发用户提供很大的便利。 3 3 系统工作原理 本次课题主要分为两种情况：第一种情况为采集点周围没有站点并 且距离较为分散，也就是单采集点的情况，它的水文数据的发送是通 过数据处理控制终端控制移动台实现的。第二种情况为在站点周围有 一个或者多个采集点，即多采集点的情况，它的水文数据的发送是通 函画；画画画；画 i 1 1 北京交通大学硕士论文第三帝水j 文数据采集与监铡系统的总体设计方案 过水文数据服务控制移动台发送的。 3 3 1 单采集点 单采集点结构如。图3 5 所示。水文采集器将水文数据信息通过 r s 4 8 5 串口发送到数据处理终端，数据处理终端将水文数据打包为短消 息信息，之后通过a t 命令控制移动台，将此打包后的短消息发送到 n o k i at e t r a 集群系统中。消息中心( 调度台工作站) 接收发自移动 台的短消息，最后对其进行进一步的处理。 瓣n ， 服务器7、 导憾 ( s d s i ) 小占卮弘日 移动台数据处理采集器 控制终端 图3 4 单采集点的情况 3 3 2 多采集点 多采集点结构如图3 5 所示。水文采集器采集水文数据信息，然 后将其发送到水文数据服务器，水文数据服务器将水文数据进行打包， 这样可以最大限度的利用s d s 短信的容量来发送水文数据，最后，水 文数据服务器将打包之后的数据以短消息的格式，通过a t 命令控制移 动台，将水文数据发送到水文中心服务器服务器。消息中心( 调度台 工作站) 接收发自移动台的短消息，最后对其进行进一步的处理。 小娥=移动台水文数据11 采集器 服务器一 图3 6 多采集点的情况 北京交通大学硕士论文 第三章水文数据采集与监测系统的总体设计方案 3 4 系统需要开发的内容 1 ) 数据处理控制终端； 2 ) 水文数据服务器软件开发： 3 ) 水文中心服务器软件的开发。 北京交通丈学硕士论文 第四章数据处理控制终端的开发 第四章数据处理控制终端的开发 4 1 概述 数掘处理控制终端丰要用于单采集点的情况。考虑到采集点比较 多，因此在丌发过程中需要简化设计以降低系统的成本。 4 2 功能 数据处理控制终端板盼结构如图4 1 所示。数据处理控制终端通 过聃8 5 串口接收来自采集器的水文数据，并将收到的水文数据转化为 t e t r a 短消息数据格式，然后此数据板通过r s 2 3 2 串口发送a t 命令至 t e t r a 移动台，数据板通过a t 控制此移动台将此打包后的短消息发送 到t e t r a 数字集群移动通信系统网