XW500C无线遥测仪使用说明书

XW500CXW500C 无线遥测仪使用说明书无线遥测仪使用说明书 1 1 概述 概述 XW500C 采用高性能的 32 位微处理器的 PC104 单板机作为核心器件 板载 CPU 为 ARM920 RAM 64M Flash 64M 6 层电路板布线 尺寸和引脚定义采 用 PC104 规约 人机交互界面为 3 5 的彩色 LCD 屏和触膜屏 1G 的电子盘 系 统性能相当于 PII200 的台式机 以下是接收机主界面的一个例子 如图 1 1 所示 可以根据不同用途作增 删 图 1 1 2 2 适用范围 适用范围 用在无人 无电源 无通讯线的偏远地点的各类工业数据实时采集处理和 遥控 3 3 适用行业 适用行业 引水渠 农田灌溉 水电 水文 气象 油田 工业废水监控 水资源监 测 军工 安防等分散偏远点的监测和遥控 4 4 可处理数据 可处理数据 状态量 开关量 数字量 通讯处理 各类模拟量 如 水位 雨量 流量 风速 温度 工业废水的 COD 和 PH 参数等 控制量 遥控 5 5 基本工作原理 基本工作原理 本装置分遥测站和中心站 2 大部分 遥测站采集的数据通过无线电传到远 处的中心站 中心站收到信号后经解码 错误甑别 存储和显示 或者中心站 的控制命令通过无线电传遥测站 经解码后输出控制信号 遥测站以数据采集 器为主要设备 中心站以数据接收机为主要设备 数据采集器安装在现场或野 外 数据接收机安装在远处的值班室或机房 图 5 1 示意图 图 5 1 5 1 遥测站由采集器 太阳能电池板 干荷式免维护铅蓄电池 电台 天馈线 传感器及必要的支架等式组成 主电源采用太阳能电池 备用电源采用免维护 铅蓄电池 视数据量多少 可持续 1 3 个月的阴天仍可正常工作 采集器把采 集到的数据 通过电台发送到远方的中心站 5 2 中心站由接收机 电台 天馈线及必要的支架等组成 电源采用 AC220V 接收收到遥测站发来的数据 经错误数据剃除 系数换算 然后存入 数据库中 并同时以数字 过程线 棒图或列表等方式显示出来 装置采用彩 色 LCD 和触膜屏作为人机接口 6 6 主要特点 主要特点 高效防雷 采用等电位方式防雷 这种方式要比接地网方式造价低且有效 因为一般的接地网电阻很难做到 10 欧以内 直正有效的防雷的地网地阻必须在 5 欧以内 一发多收 一收多发 采用不同的天线可以实现不同的组网要求 彩色 LCD 和触膜屏 大容量数据存储 接收机可作简易数据终端 目前的大多遥测系统都基于 PC 机做为数据处理 设备 本系统采用高性能的 CPU 和大容量固态存储技术实现简单的数据处理功 能 可以不需要 PC 使整个系统的造价低于同类产品 7 7 主要硬件参数 主要硬件参数 系统硬件由机壳 PC104 单板机 3 5 彩色 LCD 显示屏 显示接口板和电 源等组成 系统资源如下所述 工作环境 温度 20 55 湿度 95 RH 采集器的安装位置必须避免阳光直射和雨水侵蚀 以延长使用寿命 接收机安装在室内 电源 采集器部分 主电源 12V 4AH 或 12V 7AH 免维护铅蓄电池 加 4W 或 13W 太阳能电池 工作电流 微功率数传模块或 SMS 模块时 50mA 大功率无线数传模块时 2A 4A 值守电流 600 A 接收机部分 电源 AC220V 20W 开关量 输入方式 隔离常开接点 脉宽 1ms 路数 8 路 开关量 脉冲量 8 路 脉冲量 如 雨量数据 输入方式 隔离单常开接点 脉宽 100ms 路数 8 路 开关量 脉冲量 8 路 模拟量 如 水位数据 输入方式 非隔离 4 20mA 量程 因传感器而定 采样时间间隔 1 255 分钟 数据分辨率 12bit 数据精度 4LSB 传输距离 915MHz 1mW 微功率数传模块 0 2km 433MHz 500mW 微功率数传模块 3km 230MHz 1W 20W 大功率数传模块 1km 40km SMS 模块 在网络覆盖的范围内距离不限 8 8 主要软件功能 主要软件功能 系统软件主要由图标菜单驱动程序 数据接收模块 数据库接口模块 软 总线模块 图形显示程序和历史数据显示等几个部分组成 实现了权限分级 实时数据显示 过程线显示 雨量棒图显示和历史数据显示等功能 8 18 1 图标菜单驱动程序 图标菜单驱动程序 图标菜单驱动程序是本系统软件的主要人机交互接口 以形象而华丽的图 标作为各功能的菜单项 使得界面简洁大方 容易使用 8 28 2 数据接收模块 数据接收模块 数据接收模块主要完成无线数传电台输出的数据进行接收 解包和处理 能过软总线转发到其它程序模块 8 38 3 数据库接口模块 数据库接口模块 数据库接口模块则是把数据接收模块收到的数据存储到数据库中 及对其 它程序模块提供历史数据 8 48 4 软总线模块 软总线模块 软总线模块主要功能是使各程序模块的数据交换变得简单容易 整个系统 的数据都以一个特定的格式并由软总线交换的 这样系统的扩展变得容易 8 58 5 图形显示程序 图形显示程序 图形显示程序实现了线 圆 实时值 过程线 棒图 标尺及宏图元等多 种方式的图元显示 本系统中主要使用到了实时值 过程线和棒图的图元 8 68 6 历史数据显示 历史数据显示 历史数据显示是以列表的方式显示了指定时间段内的历史数据 9 9 使用方法 使用方法 9 19 1 图标菜单 图标菜单 双击指定的图标 便能运行相应程序 本系统包含了登录 系统设置和其它功能项等多个菜单项 9 29 2 登录 登录 双击登录图标时 弹出登录的界面如图 9 1 所示 输入用户名和相应的口 令 就可以登录系统 在没有登录时 只能查看数据 过程线及棒图等 不能 对系统的一些参数进行修改和设置 只有管理员才有权限对系统参数和修改和 设置 图 9 1 9 39 3 系统设置 系统设置 双击系统设置图标后 弹出系统设置对话框 系统设置主要是各传感器参 数及其测点号的定义 以及需要显示的内容等 9 49 4 其它功能项 其它功能项 双击其它功能菜单项后 将运行相应的程序 这些程序包括显示实时值 过程线或列表等等 1010 系统结构 系统结构 传感器 电台 遥测站 数据采集器 智能 接收机电台 LCD 显示屏中心站 太阳能电池 其它系统 1111 安装说明 安装说明 现场安装必须因地制宜 这里只给出参考意见 11 111 1 中心站 中心站 中心站的安装主要是天线杆的安装和馈线的敷设 天线杆参考附录 1 的尺寸加工 天线杆的高度以电测数据计算的结果为准 但必须高于 3m 天线安装部的外径不得大天 50mm 当然超过 6m 时必须使用 铁塔 天线杆安装的位置应该使馈线尽可能的短 多数时候 馈线采用 SYV 50 7 2 144 编 这时 馈线的长度不得大于 20m 当馈线长度无法小于 20m 则必须采取其它措施 八木天线是有方向的 方向以电测数据为准 天线的连接器是 L16 接头 按要求焊接好 最后连接好后涂上硫化硅胶 再用高压绝缘胶带缠绕 最后用 黑色电工胶带缠绕 在缠绕高压绝缘胶带时 必须先将胶带预先拉长 2 位 并 对半压绕 确保防水处理可靠 连接到接收机的连接器是 SL16 接头 馈线敷设好后再焊接 以保证馈线长 度正确 接收机的座在背部 图 11 1 是接收机的背板图 图 11 1 接收机背板 背板的插座定义如表 11 1 表 11 1 插座定义 编号定 义 PWR 电源及电源开关 FUSE 熔丝 COM1 串口 ANT1 接收电台天线 ANT2 GPRS 天线 11 211 2 遥测站 遥测站 遥测站的安装主要是天线杆 传感器保护管 太阳能电池板和相应导线的 安装与敷设 天线杆参考附录 1 的尺寸加工 天线杆的高度以电测数据计算的结果为准 但必须高于 3m 天线安装部的外径不得大天 50mm 当然超过 6m 时必须使用 铁塔 天线杆安装的位置应该使馈线尽可能的短 多数时候 馈线采用 SYV 50 7 2 144 编 这时 馈线的长度不得大于 20m 当馈线长度无法小于 20m 则必须采取其它措施 八木天线是有方向的 方向以电测数据为准 天线的连接器是 L16 接头 按要求焊接好 最后连接好后涂上硫化硅胶 再用高压绝缘胶带缠绕 最后用 黑色电工胶带缠绕 在缠绕高压绝缘胶带时 必须先将胶带预先拉长 2 位 并 对半压绕 确保防水处理可靠 连接到采集器的连接器是 SL16 接头 馈线敷设好后再焊接 以保证馈线长 度正确 接收机的座在背部 传感器保护管的内径必须大于 50mm 以保证传感器容易被放入或取出 安装时可以不必竖直或在 1 条直线上 但要保证传感器能放入 太阳能板朝正南方向安装 在我国境内 南方与水平的夹角约 30 度 北方 约为 45 度 11 311 3 采集器外接圆形接座针脚定义 采集器外接圆形接座针脚定义 采集器机箱的各个引线是通过 1 个 9 针的圆形插座引出的 目前的引出有 太阳能电池输入 外接电池输入 部分模入传感器 有些应用 蓄电池需要接 在机箱外部 这时电池得通过圆形插座引出 要是蓄电池放在内部时 这个引 脚则空着 外接蓄电池盒则用 1 个 4 针的圆形插座 这些引脚的定义如下 11 3 1 采集器机箱圆形接座引脚定义 引脚定 义 1 水位传感器 12V 2 模拟量 1 3 模拟量 2 4 开关量 1 5 开关量 2 6 保留 7 太阳能输入 8 外接电池输入 9 电源地 11 2 2 外接电池盒圆形接座引脚定义 引脚定 义 1 蓄电池输出 2 蓄电池输出 3 保留 4 保留 11 311 3 采集器安装尺寸 采集器安装尺寸 图 11 2 图 11 2 是采集器安装孔的尺寸图 安装时 在墙上用电锤打 4 个 6 深 30mm 的孔 放入 6 长 25mm 的胶塞 再用 M4 长 25mm 的自攻螺丝把采集器固定上即可 11 411 4 简易站房 简易站房 在有些现场没有现成房屋时 必须为遥测站建 1 简易站房 用以安装遥测 仪 简易站房的尺寸参见附录 顶部是一沙池 建好后必须用粗沙填实 沙池 的底部必须开个排水孔 1212 订货须知 订货须知 用户订货时必须告知的数据有 传感器量程 5m 10m 15m 20m 30m 40m 50m 传感器电缆长度 电台频率 1313 服务周期 服务周期 保修 24 个月 附录附录 1 1 现场安装图参考 现场安装图参考 附录附录 2 2 V UV U 频段的无线数传电台对于雷电的工程防护措施频段的无线数传电台对于雷电的工程防护措施 为保证通信质量 无线数传电台的接收和发射天线都架设在尽可能高的地 方 如山顶上 或高大建筑的屋顶上 由于它们的位置明显的超过周围地表面 和建筑物的高度 为保证设备和人员的安全 天线的抗雷电保护措施就显得十 分重要 众所周知 安装避雷针是抗雷击的最好保护措施 从工程上讲 选择在已 装有避雷设备的高大建筑物顶部安装收 发天线是 最廉价 的抗雷电保护措 施 此时 天线不能紧靠避雷针等金属建筑物体 避免天线的幅射性能受到影 响 为防止雷击 天线的金属部件应妥善接地 这时应寻找最近的接地点 用 直径 3 毫米以上的实心线或带线与其天线的金属部件焊接牢靠 如果天线安装 在铁塔上 铁塔塔基必须良好接地 且天线的馈线要安装在铁塔的体内 当必须自已安装避雷针时 除按前述要求选用接地线外 主要工作是接地 体的安装 通常为保证工作可靠和设备安全 应分别安装信号地 电源地和防 雷地 并送入机房和层顶 前两种接地系统的接地电阻应小于 10 防雷地接 地电阻可按 10 50 考虑 接地系统间的接地体埋设距离应大于 2 米 且与建 筑物基础相距 3 5 米左右 各接地系统的接地体应不止一个 可在建筑物的周 围埋设数个接地体 在特殊情况下亦可将三种接地系统包括建筑物的钢筋 金 属电缆外表 自来水管 暖气管 下水管等用足够粗的良导体以最短的途径把 它们连接在统一的接地环上 以接地环作为设备的 零电位 接地环使用截面 积为 120 平方毫米铜导体 建筑物钢筋与接地环之间应有均匀分布的多点电气 连接 连接点不少于 4 点 公共接地电阻的阻值不大于 0 5 附录附录 3 3 关于 关于 V UV U 频段的无线数传电台的通信距离频段的无线数传电台的通信距离 许多 V U 频段的无线通信系统技术说明书都给出了通信距离这一技术指 标 不少人也将这一指标作为衡量无线通信系统优劣的数据之一 实际上这一 技术指标不是在任何条件下都能成立的 它受到诸如接收灵敏度 发射功率 天线类型 收 发天线的架设高度及传播路径地质地貌的状况等多种因素的制 约 因而不应将其作为衡量一个无线数传系统技术水平高低的重要数据 本质上 V U 频段的无线传输属于视距传输 在理想情况下其传输的极限距 离可用下式表示 d 3 57 Km 1 hthr 式中 d 表示距离 hr ht 分别表示收发信天线高度 用米 m 表示 在实际中 超过极限距离的地方也可能收到较强信号 这种现象称为超视距传播 产生这 种现象的原因是大气折射造成的 通常超视距的传输距离可用下式表示 d 4 12 Km 2 hthr 至于在以上通信距离以内通信系统能否有效工作 要取决于系统接收设备 的接收功率能否满足系统正常工作的最低要求 接收系统的接收功率可用下式 表示 Pr Pt h1h2 d2 2 g r gt W 3 式中 Pt 发射功率 W gr 接收天线增益 gt 发射天线增益 d 传输距离 m h1 hr2 h02 1 2 h2 ht2 h02 1 2 hr ht 分别为收发天线的实际高度 h0 最小有效天线高度 在 300MHz 以上通常可以忽略 根据发射功率的大小及计算出来的接收功率的数值即可算出传播衰耗 此 种衰耗可理解为是由于辐射能量的扩散引起的衰耗 而不是由于受到阻挡 反 射 折射 绕射 吸收等原因而产生的衰耗 工程上此类衰耗可用下式计算后 得到 L db 32 44 20lgd Km 20lgf MHz 4 附录附录 4 4 天馈系统应用知识问答 天馈系统应用知识问答 1 1 天线工作原理及作用是什么 天线工作原理及作用是什么 答 天线作为无线通信不可缺少的一部分 其基本功能是辐射和接收无线电波 发射时 把高频电流转换为电磁波 接收时 把电滋波转换为高频电流 2 2 天线有多少种类 天线有多少种类 答 天线品种繁多 主要有下列几种分类方式 按用途可分为基地台天线 base station antenna 和移动台天线 mobile portable antennas 按工作频段可划分为超长波 长波 中波 短波 超短波和微波 按其方向可划分为全向和定向天线 3 3 如何选择天线 如何选择天线 答 天线作为通信系统的重要组成部分 其性能的好坏直接影响通信系统的指 标 用户在选择天线时必须首先注重其性能 具体说有两个方面 第一选择天 线类型 第二选择天线的电气性能 选择天线类型的意义是 所选天线的方向 图是否符合系统设计中电波覆盖的要求 选择天线电气性能的要求是 选择天 线的频率带宽 增益 额定功率等电气指标是否符合系统设计要求 因此 用 户在选择天线时最好向厂家联系咨询 4 4 什么是天线的增益 什么是天线的增益 答 增益是天线的主要指标之一 它是方向系数与效率的乘积 是天线辐射或 接收电波大小的表现 增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求 简单地说 在同等条件下 增益越高 电波传播的距离越远 一般基地台天线 采用高增益天线 移动台天线采用低增益天线 5 5 什么是电压驻波比 什么是电压驻波比 答 天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时 产生的反射波和入射波在馈线 上叠加形成的磁波 其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比 它是检 验馈线传输效率的依据 电压驻波比小于 1 5 在工作频点的电压驻波比小于 1 2 电压驻波比过大 将缩短通信距离 而且反射功率将返回发射机功放部分 容易烧坏功放管 影响通信系统正常工作 电压驻波比1 01 11 21 52 03 0 反射功率 00 20 84 011 125 0 传输功率 10099 899 29688 975 0 6 6 什么是天线的方向性 什么是天线的方向性 答 天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力 这就是天线的方向性 衡量天线方向性通常使用方向图 在水平面上 辐射与接收无最大方向的天线 称为全向天线 有一个或多个最大方向的天线称为定向天线 全向天线由于其 无方向性 所以多用在点对多点通信的中心台 定向天线由于具有最大辐射或 接收方向 因此能量集中 增益相对全向天线要高 适合于远距离点对点通信 同时由于具有方向性 抗干扰能力比较强 7 7 如何理解天线的工作频带宽度 如何理解天线的工作频带宽度 答 天线的电参数一般都于工作频率有关 保证电参数指标容许的频率变化范 围 即是天线的工作频带宽度 一般全向天线的工作带宽能达到工作频率范围 的 3 5 定向天线的工作带宽能达到工作频率的 5 10 8 8 如何选取电缆及电缆长度 如何选取电缆及电缆长度 答 移动通信系统常使用特性阻抗为 50 欧的同轴电缆作为馈线 为了有效地把 电波传输到天线接口 应尽量减小馈线的传输损耗 传输损耗取决于电缆的直 径和长度 同一频率下电缆直径越大 损耗越小 电缆越长损耗越大 原则上 要求电缆的传输损耗不宜超过 3 分贝 下表列出常用电缆的衰减值 db m 用 户可根据自已情况 合理选择电缆型号及长度 频率 型号