專利名稱：污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集控制。 足伎不污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)，通常自上而下由決策層、企業(yè)層和監(jiān)測子站層三個 層次組成，各層次具有分布式、集散型、廣域化等復(fù)雜系統(tǒng)特征，之間通過公共通信網(wǎng)絡(luò)(Internet、 PSTN、 GSM/GPRS等)交換數(shù)據(jù)。但在監(jiān)測子站層， 作為監(jiān)控單元的大多數(shù)水質(zhì)和污染源在線監(jiān)測儀，只提供RS-232/RS-485通信 接口，故層內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)一般并不使用公共通信網(wǎng)絡(luò)，而采用RS485總線通信 網(wǎng)絡(luò)，由于RS-485總線僅需要一對雙絞線即可實現(xiàn)多站聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)， 且監(jiān)控單元簡單、價格低廉，對線路要求也不是很高，監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)器和在線 監(jiān)測儀器之間通常使用RS485總線通信網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)器作為主機， 監(jiān)控單元作為從機，采集數(shù)據(jù)和控制命令均由主機分別對各從機發(fā)出請求，相 應(yīng)從機響應(yīng)請求。此種方式實際上是主從架構(gòu)的計算機系統(tǒng)，整個總線系統(tǒng)上 只有一個主機，通信方式也只能以主機輪詢的方式進行，從機間交換信息必須 由主機代為轉(zhuǎn)發(fā)，該方式的優(yōu)點是信號比較清晰，無數(shù)據(jù)碰撞，缺點是通信效 率比較低，系統(tǒng)的實時性、可靠性較差。監(jiān)測子站層層內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)另一種方式是采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)以太網(wǎng)， 每個監(jiān)控單元都要增加一個負(fù)責(zé)協(xié)議解釋的專用協(xié)議解釋芯片，由專用協(xié)議解 釋芯片負(fù)責(zé)與監(jiān)控單元本身的MCU接口和控制外部總線接口，并對總線通 信協(xié)議進行解釋，實現(xiàn)多主通信，如LonWorks和CAN總線網(wǎng)絡(luò)等，申請?zhí)?為200610134428.0的中國發(fā)明專利公開了 "一種多主機多從機總線網(wǎng)絡(luò)"，采 用CAN總線驅(qū)動器PCA82C250實現(xiàn)的多主機系統(tǒng)。采用現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)的優(yōu)點是顯而易見的，由專用協(xié)議解釋芯片負(fù)責(zé)總線的接口控制和差錯處理， 其通信鏈路穩(wěn)定可靠，速率較高，系統(tǒng)實時性較高，并且由于每個監(jiān)控單元本 身的MCU只需按專用協(xié)議解釋芯片的要求與其單獨進行數(shù)據(jù)交換即可實現(xiàn) 與外部總線的數(shù)據(jù)交換，并且實現(xiàn)多主通信，監(jiān)控單元MCU的軟件負(fù)擔(dān)也較小。這種通信網(wǎng)絡(luò)，雖然簡化了監(jiān)控單元MCU的負(fù)擔(dān)和用戶的設(shè)計復(fù)雜性，但也存在著如下不利之處(1 )專用協(xié)議解釋芯片價格較高(往往超過很多監(jiān)控單元本身MCU的價格)，對于很多成本控制嚴(yán)格的產(chǎn)品來說，不可能考 慮該種通信方式，只能選擇其它通信方式；(2 )專用協(xié)議解釋芯片與監(jiān)控單 元MCU的接口一般來說都為并行總線接口方式，而現(xiàn)在的很多監(jiān)控單元里采 用的都是單片運行方式(即監(jiān)控單元里的MCU本身具備一定的外設(shè)功能， 不需進行總線擴展)，因此采用該種通信方式將導(dǎo)致監(jiān)控單元內(nèi)部硬件電路的 復(fù)雜化，同時將導(dǎo)致監(jiān)控單元的體積增大(因為要增加MCU的總線擴展電 路和該專用協(xié)議解釋芯片)。(3 )各種現(xiàn)場總線具有各自不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟、 硬件要求，而且彼此互不兼容，專用協(xié)議解釋芯片廠商均為國外廠商，部分廠 商甚至要求用戶與其簽定某種協(xié)議后才能供給用戶協(xié)議解釋芯片，因此當(dāng)用戶 在投入大量的精力和金錢開發(fā)完這些總線產(chǎn)品后容易受制于協(xié)議芯片廠商，幾 乎不可能再有其它選擇余地；(4 )由于總線通信協(xié)議已經(jīng)固定(選定總線類 型后，總線通信協(xié)議就己固定)，并不一定適合于用戶的應(yīng)用需要。 發(fā)明內(nèi)客本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，在低成本的 RS485總線通信網(wǎng)絡(luò)中，通過在每個通信節(jié)點增加一個總線監(jiān)聽檢測電路，在 線檢測總線空閑，在RS485總線上實現(xiàn)多主機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提高通信效率。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)，包括通過監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器和 多個監(jiān)控單元，監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器具有上行通信接口和下行通信接口，上行 通信接口通過公共通信網(wǎng)絡(luò)與管理方遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件交換信息，下行通信接口通 過RS-485總線與多個監(jiān)控單元連接；各監(jiān)控單元分別由RS-485收發(fā)器、監(jiān) 控器和總線監(jiān)聽檢測電路組成，RS-485收發(fā)器負(fù)責(zé)與RS-485總線連接，監(jiān)控器由MCU芯片為核心組成，第一和第二輸入與非門接線組成的基本RS觸發(fā)
器構(gòu)成總線監(jiān)聽檢測電路，由第三與非門組成的反相器和RS-485收發(fā)器實現(xiàn)
TTL電平和RS-485電平之間的相互轉(zhuǎn)換；監(jiān)控器的TXD引腳連接反相器的
輸入端，反相器的輸出端連接RS-485收發(fā)器的DE、 RE端；RS-485收發(fā)器的
RO輸入端連接監(jiān)控器的RXD弓l腳，同時連接第二與非門的一個輸入端；監(jiān)
控器的P2.1引腳連接與第一非門的一個輸入端；監(jiān)控器的P2.0引腳分別連接
第一與非門的輸出端和第二與非門的另一輸入端；第一與非門的另一個輸入端 與第二與非門的輸出端連接。
所述得監(jiān)控器1為ADuc812型MCU芯片型號。
所述的第一、第二和第三與非門為一片通用高速CMOS門電路74HC00心片。
所述的RS-485收發(fā)器為MAX485E型RS-485收發(fā)器。 所述通信網(wǎng)絡(luò)還包括連接在RS-485總線上拉電阻和下拉電阻。 本發(fā)明提出了一種改進的污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測子站計 算機系統(tǒng)架構(gòu)仍然由監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器和通過RS-485總線連接的若干個監(jiān) 控單元組成，但每個監(jiān)控單元除監(jiān)控器、RS-485收發(fā)器外，還增加一個總線 監(jiān)聽檢測電路，用于檢測RS-485是否處于空閑狀態(tài)。監(jiān)控器通過總線監(jiān)聽檢 測電路測得RS-485總線處于空閑狀態(tài)達(dá)到一定時間長度，說明可以發(fā)送數(shù)據(jù)， 該監(jiān)控單元向通信總線發(fā)送數(shù)據(jù)包報文，即可獲得總線使用權(quán)，成為總線上的 主機。連接到RS-485總線上的任何一個監(jiān)控單元都可以通過這種方式主動獲 得總線使用權(quán)，對RS-485總線上的監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器或者其它的監(jiān)控單元 發(fā)起通信請求。
所述的監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器可以是臺式計算機，也可以是32位嵌入式計 算機，但需要配置RS-485通信接口。配置RS-485通信接口的方法有(1) 在計算機的ISA或PCI總線擴展槽插入相應(yīng)RS-485通信網(wǎng)卡；(2)使用RS232 轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器；(3)采用與監(jiān)考單元類似的RS-485總線收發(fā)器實現(xiàn)。
所述的監(jiān)控單元包括監(jiān)控器、RS-485收發(fā)器和總線監(jiān)聽檢測電路。監(jiān)控 器是以8位單片機為核心擴展的嵌入式系統(tǒng)，也可以是16位或者32位的嵌入
5式系統(tǒng)，監(jiān)控器的MCU芯片帶有串行通信接口-通用異步收發(fā)器UART。 RS-485收發(fā)器的功能是將MCU的串行TTL電平和RS-485差分信號進行雙向 轉(zhuǎn)換，即在發(fā)送端，驅(qū)動器將TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出；在接收端， 接收器將差分信號轉(zhuǎn)換成TTL電平。所述的總線監(jiān)聽檢測電路，是由2個與 非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器組成，使用一片零售價不足1元RMB標(biāo)準(zhǔn)高速 CMOS集成電路74HC00即可實現(xiàn)。
所述的監(jiān)控單元中的監(jiān)控器含有控制軟件。監(jiān)控單元可以接收監(jiān)測子站數(shù) 據(jù)服務(wù)器發(fā)來的命令，將測得的污染物排放數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器， 也可以主動將此數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器，后者即為多主機方式。所述
的多主機方式的點對點發(fā)送數(shù)據(jù)包的控制軟件按照以下步驟進行
a) 按規(guī)定格式組織欲發(fā)送的數(shù)據(jù)包報文，發(fā)送次數(shù)計數(shù)器清0;
b) 從監(jiān)控器的輸出口發(fā)一低電平脈沖至總線監(jiān)聽檢測電路置"l"輸入端，
將總線監(jiān)聽檢測電路輸出置"1";
c) 在監(jiān)控器的輸入口檢測總線監(jiān)聽檢測電路的輸出是否為"l"，如為"0"， 轉(zhuǎn)到b);
d) 啟動定時器，定時器的時間長度設(shè)為20個Td (傳遞一位所需時間)， 等待定時時間到；
e) 定時時間到，在監(jiān)控器的輸入口檢測總線監(jiān)聽檢測電路的輸出是否為 "1"，如為"0"，轉(zhuǎn)到b);
f) 發(fā)送數(shù)據(jù)包報文，發(fā)送時要求2個字符之間的空閑間隔不得超過2個
Td;
g) 定時器的時間長度設(shè)為10個Td，等待接收方應(yīng)答；
h) 收到接收方應(yīng)答，轉(zhuǎn)向j);
i) 定時時間到，未收到接收方應(yīng)答，發(fā)送次數(shù)計數(shù)器加l，如發(fā)送次數(shù)計 數(shù)器小于3，轉(zhuǎn)向f)，否則設(shè)置發(fā)送錯誤標(biāo)志，轉(zhuǎn)向j);
j)關(guān)閉定時器，退出控制程序，結(jié)束。
上述過程中，可以用固定次數(shù)的若干個循環(huán)査詢替代定時時間，則軟件控 制更為簡單。所述的數(shù)據(jù)包報文內(nèi)容至少包括發(fā)送方地址碼、接收方地址碼、控制碼、 長度碼、變長數(shù)據(jù)體、CRC校驗碼。
所述的監(jiān)控單元對外發(fā)送數(shù)據(jù)前，需在線檢測總線空閑狀態(tài)，如總線空閑
狀態(tài)超過20個Td (傳遞一位所需時間)時，表示可以發(fā)送，監(jiān)控單元將按 照傳輸規(guī)定發(fā)送數(shù)據(jù)包的相應(yīng)的全部數(shù)據(jù)位；發(fā)送結(jié)束后，在點對點發(fā)送時， 規(guī)定在10個Td內(nèi)，接收方必須返回相應(yīng)的應(yīng)答字節(jié)，在10個Td內(nèi)如無應(yīng) 答，發(fā)送方將立即重發(fā)，最大重發(fā)次數(shù)不超過三次；但針對廣播命令，如監(jiān)測 子站數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)給各監(jiān)控單元的參數(shù)設(shè)置命令，各接收方不需要應(yīng)答，但廣 播命令將自動重發(fā)三次。
本發(fā)明的技術(shù)方案通過新增的由基本RS觸發(fā)器組成的總線監(jiān)聽檢測電路 可檢測RS_485總線網(wǎng)絡(luò)上是否有數(shù)據(jù)流，RS-485總線網(wǎng)絡(luò)上任意一個監(jiān)控單 元均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從。如果總 線監(jiān)聽檢測電路輸出為"0"，說明總線正"忙"，不能發(fā)送數(shù)據(jù)；否則說明總 線"空閑"，可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)。每個監(jiān)控單元自動監(jiān)測各種污染物排放總量， 當(dāng)污染物排放總量變化率超過規(guī)定值時，才主動將測到的污染物排放數(shù)據(jù)發(fā)送 到監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器，有效的壓縮了網(wǎng)絡(luò)總數(shù)據(jù)流量。該通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是 信號比較清晰，解決了總線方式下多主機的數(shù)據(jù)碰撞問題，通信效率比較高。 所述的總線監(jiān)聽檢測電路，是由2個與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器組成，使用 一片零售價不足1元RMB標(biāo)準(zhǔn)集成電路74HC00即可實現(xiàn)，使得網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成 本極低。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果
在現(xiàn)有的RS-485總線網(wǎng)絡(luò)上即可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)多主機分布式系統(tǒng)，且監(jiān)控單 元硬件簡單、價格低廉，使用一片零售價不足1元RMB標(biāo)準(zhǔn)集成電路74HC00 即可實現(xiàn)，對線路要求也不是很高。監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)器和在線監(jiān)測儀器之間使用 常用的RS485總線通信網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)器作為主機，監(jiān)控單元也可 作為主機，通信過程中各單元互不干擾，可實現(xiàn)網(wǎng)上任意兩點間的信息交換， 既保障了效率，也使整個系統(tǒng)的線上信號變得較為清楚，信號間的碰撞問題也 不會像無主從系統(tǒng)那樣復(fù)雜。原通信協(xié)議無需改變，數(shù)據(jù)包長度可任意。軟件
7幾乎不要做大的改動。


圖1是污染源監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明實例監(jiān)控器MCU、基本RS觸發(fā)器和RS-485收發(fā)器的電路 原理圖3為異步通信字符傳輸幀格式。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是污染源監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，該污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)包 括通過監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器和多個監(jiān)控單元，監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器具有上行通 信接口和下行通信接口 ，上行通信接口通過公共通信網(wǎng)絡(luò)與管理方遠(yuǎn)程監(jiān)控軟 件交換信息，下行通信接口通過RS485總線與多個監(jiān)控單元連接；各監(jiān)控單 元分別由RS485收發(fā)器、監(jiān)控器和總線監(jiān)聽檢測電路組成，RS485收發(fā)器負(fù) 責(zé)與RS485總線連接，各監(jiān)控單元的具體電路見圖2。
圖2是本發(fā)明實例監(jiān)控器MCU、基本RS觸發(fā)器和RS-485收發(fā)器的電路 原理圖，圖中包括，監(jiān)控器MCU芯片1， 二第一和第二輸入與非門2、 3，反 相器4， RS-485收發(fā)器5，上拉電阻6、下拉電阻7、通信數(shù)據(jù)流8。上拉電阻 6和下拉電阻7連接在RS-485總線上。觸發(fā)器置"1"脈沖9。其中第一和第 二輸入與非門2、3，反相器4為一片標(biāo)準(zhǔn)高速CMOS集成電路74HC00。RS-485 收發(fā)器負(fù)責(zé)與RS-485總線連接，監(jiān)控器1由MCU芯片為核心組成，第一和 第二輸入與非門2、 3接線組成的基本RS觸發(fā)器構(gòu)成總線監(jiān)聽檢測電路，由 第三與非門4組成的反相器和RS-485收發(fā)器5實現(xiàn)TTL電平和RS-485電平 之間的相互轉(zhuǎn)換。監(jiān)控器1的TXD引腳連接由第三與非門4組成的反相器的 輸入端，由第三與非門4組成的反相器的輸出端連接RS-485收發(fā)器5的DE、 RE端；RS-485收發(fā)器5的RO輸入端連接監(jiān)控器1的RXD引腳；RS-485收 發(fā)器5的RO輸入端同時連接與非門3的一個輸入端；監(jiān)控器1的P2.1引腳 連接與非門2的一個輸入端；監(jiān)控器1的P2.1引腳連接第一與非門2的一個 輸入端；監(jiān)控器1的P2.0引腳連接與第二非門3的輸出端。由RS-485收發(fā)器5的RO端收到的字符傳輸幀8，監(jiān)控器MCU芯片1的P2.1腳輸出的將觸發(fā) 器Q端置"1"信號9。 MCU芯片1的引腳5和引腳20所連接電容是濾波電 容，過濾掉電源的毛刺干擾。
實例中MCU的型號為ADuC812，片內(nèi)擴展資源有8KB的Flash程序存 儲器、640B Flash數(shù)據(jù)存儲器、256B的RAM數(shù)據(jù)存儲器、8通道的12位A/D 轉(zhuǎn)換器、2通道的12位D/A轉(zhuǎn)換器和通用異步收發(fā)器UART，由于芯片內(nèi)部 包含程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，PO、 P2接口可全部作為通用I/O接口使用。 MCU芯片內(nèi)部有控制程序，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸。
第一和第二輸入與非門2、 3按圖2接線組成的基本RS觸發(fā)器構(gòu)成總線 監(jiān)聽檢測電路，與非門2的輸出Q (引腳3)接到MCU的P2.0 (引腳28)， Q=0，表示RS-485總線"忙"；Q=l，表示RS-485總線"空閑"。MCU中的 控制程序通過讀取引腳P2.0輸入讀取Q判別總線狀態(tài)；在檢測總線"空閑" 之前，MCU中的控制程序通過引腳P2.0輸出低電平脈沖9將觸發(fā)器置位Q 二l。
RS-485收發(fā)器5使用的芯片型號為MAX485E， RS-485收發(fā)器的功能是 將MCU串行通信接口 TTL電平和RS-485差分信號進行雙向轉(zhuǎn)換，即在發(fā)送 端，驅(qū)動器將DI (引腳4)輸入TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出到RS-485 總線，在接收端，接收器將RS-485總線上接收到的差分信號轉(zhuǎn)換成TTL電平 信號送到MCU的RxD。需要注意的是，本發(fā)明中，RS-485收發(fā)器5的DI接 地，即直接輸入"O"信號，而MCU芯片1的TxD經(jīng)反相器4反相后接RS-485 收發(fā)器5收發(fā)控制端DE/RE，這種連接方法使得在向RS-485總線發(fā)送數(shù)據(jù)時 分為兩種狀態(tài)顯性0和隱性1，當(dāng)TxD為0時經(jīng)反相器4反相，DE/RE=1， RS-485收發(fā)器5處于發(fā)送模式，將收發(fā)器5的DI的輸入"0"轉(zhuǎn)換成差分信 號輸出到RS-485總線，稱為顯性0;當(dāng)TxD為1時經(jīng)反相器4反相，DE /RE =0， RS-485收發(fā)器5處于接收模式，這時RS-485發(fā)送器的輸出端呈現(xiàn)高阻態(tài)， RS-485總線的高電平是通過R1上拉和R2下拉得到的信號"1"，稱為隱形1; 顯性O(shè)和隱性1的優(yōu)點在于當(dāng)總線上"0"和"1"信號同時出現(xiàn)時，不至于形 成低阻回路損壞收發(fā)器，此時"0"有效。圖3為異步通信字符傳輸幀格式，通信雙方以一個字符(包括特定附加位) 作為數(shù)據(jù)傳輸單位且發(fā)送方傳送字符的間隔時間是不定的。傳輸以起始位開 始，停止位結(jié)束。由1變?yōu)?并持續(xù)1位時間表明發(fā)送方開始傳輸，同時接受 方收到0開始與發(fā)送方同步，并接受隨后來的數(shù)據(jù)。本實例利用了異步通信字 符傳輸幀中起始位為"0"的特點，只要通信總線上有數(shù)據(jù)流，總線監(jiān)聽檢測 電路在首字符的起始位，即翻轉(zhuǎn)為"0"，指示總線處于"忙"狀態(tài)。
本實例中，上電后MCU芯片1將基本RS觸發(fā)器構(gòu)成總線監(jiān)聽檢測電路 輸出Q置1， MCU芯片1不數(shù)據(jù)發(fā)送時，TxD保持為"1"，經(jīng)反相器4反相， DE/RE=0， RS-485收發(fā)器5處于接收模式；如果總線為"l"， RS觸發(fā)器輸出 繼續(xù)保持"l"，指示總線處于"空閑"狀態(tài)。如果總線上有字符數(shù)據(jù)流，在字 符的起始位將RS觸發(fā)器清"0"，指示總線處于"忙"狀態(tài)，并保持此狀態(tài)。
MCU芯片1在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先通過引腳P2.0輸出低電平脈沖9將二 第一和第二輸入與非門2、 3組成的基本觸發(fā)器置位，使得Q二1。然后MCU 芯片1通過引腳P2.0讀取Q的狀態(tài)，如果Q二1，等待20個Td后再次讀取Q 的狀態(tài)，如果Q二1，說明無其它監(jiān)控單元在發(fā)送數(shù)據(jù)，總線空閑，本監(jiān)控單 元可以發(fā)送數(shù)據(jù)；如果Q = 0，說明其它監(jiān)控單元在發(fā)送數(shù)據(jù)，總線忙。本監(jiān) 控單元需等待總線空閑。多主機方式的點對點發(fā)送數(shù)據(jù)包的控制軟件按照以下 步驟進行
a) 按規(guī)定格式組織欲發(fā)送的數(shù)據(jù)包報文，發(fā)送次數(shù)計數(shù)器清O;
b) 從監(jiān)控器的輸出口發(fā)一低電平脈沖至總線監(jiān)聽檢測電路置"1"輸入端， 將總線監(jiān)聽檢測電路輸出置"1";
c) 在監(jiān)控器的輸入口檢測總線監(jiān)聽檢測電路的輸出是否為"1 "，如為"0"， 轉(zhuǎn)到b);
d) 啟動定時器，定時器的時間長度設(shè)為20個Td (傳遞一位所需時間)， 等待定時時間到；
e) 定時時間到，在監(jiān)控器的輸入口檢測總線監(jiān)聽檢測電路的輸出是否為 "r，，如為"0"，轉(zhuǎn)到b);
f) 發(fā)送數(shù)據(jù)包報文，發(fā)送時要求2個字符之間的空閑間隔不得超過2個Td;
g) 定時器的時間長度設(shè)為10個Td，等待接收方應(yīng)答；
h) 收到接收方應(yīng)答，轉(zhuǎn)向j);
i) 定時時間到，未收到接收方應(yīng)答，發(fā)送次數(shù)計數(shù)器加l，如發(fā)送次數(shù)計 數(shù)器小于3，轉(zhuǎn)向f)，否則設(shè)置發(fā)送錯誤標(biāo)志，轉(zhuǎn)向j);
j)關(guān)閉定時器，退出控制程序，結(jié)束。
所述的數(shù)據(jù)包報文內(nèi)容至少包括發(fā)送方地址碼、接收方地址碼、控制碼、 長度碼、變長數(shù)據(jù)體、CRC校驗碼。
上述過程中，可以用固定次數(shù)的若干個循環(huán)查詢替代定時時間，則軟件控 制更為簡單。
在本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)中，無論是監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器，還是每個監(jiān)控單元 都可以作為主機主動向監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。通常監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器 下載控制參數(shù)到各個監(jiān)控單元，監(jiān)控單元將所測量的污染物排放數(shù)據(jù)上傳到監(jiān) 測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器。每個監(jiān)控單元除每天定時采集污染物排放數(shù)據(jù)外，還要在 線24小時不間斷連續(xù)監(jiān)測各種污染物排放情況，當(dāng)污染物排放總量變化量未 超出規(guī)定變化值時，不發(fā)送數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)污染物排放總量變化率超過規(guī)定變 化值時，便主動將測到的污染物排放數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù) 器。設(shè)在Tn時刻污染物排放數(shù)據(jù)為Pn，如果設(shè)置控制參數(shù)規(guī)定當(dāng)污染物排放 數(shù)據(jù)每變化1%時記錄并傳輸，則在Tn+l時刻，如果IPn+l—Pn|〉| Pn *1%|， 則上傳測量數(shù)據(jù)。否則不發(fā)送任何信息到網(wǎng)絡(luò)。與主從分布式網(wǎng)絡(luò)比較，該通 信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是信號比較清晰，對數(shù)據(jù)碰撞不敏感，通信效率顯著提高。另外 也可有效的減少子站現(xiàn)場的數(shù)據(jù)存儲量，降低子站監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成本。
權(quán)利要求
1、一種污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)，包括通過監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器和多個監(jiān)控單元，監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器具有上行通信接口和下行通信接口，上行通信接口通過公共通信網(wǎng)絡(luò)與管理方遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件交換信息，下行通信接口通過RS-485總線與多個監(jiān)控單元連接；其特征在于，各監(jiān)控單元分別由RS-485收發(fā)器、監(jiān)控器和總線監(jiān)聽檢測電路組成，RS-485收發(fā)器負(fù)責(zé)與RS-485總線連接，監(jiān)控器由MCU芯片為核心組成，第一和第二輸入與非門接線組成的基本RS觸發(fā)器構(gòu)成總線監(jiān)聽檢測電路，由第三與非門組成的反相器和RS-485收發(fā)器實現(xiàn)TTL電平和RS-485電平之間的相互轉(zhuǎn)換；監(jiān)控器的TXD引腳連接反相器的輸入端，反相器的輸出端連接RS-485收發(fā)器的DE、RE端；RS-485收發(fā)器的RO輸入端連接監(jiān)控器的RXD引腳，同時連接第二與非門的一個輸入端；監(jiān)控器的P2.1引腳連接與第一非門的一個輸入端；監(jiān)控器的P2.0引腳分別連接第一與非門的輸出端和第二與非門的另一輸入端；第一與非門的另一個輸入端與第二與非門的輸出端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)，其特 征在于所述得監(jiān)控器l為ADuc812型MCU芯片型號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)，其特 征在于所述的第一、第二和第三與非門為一片通用高速CMOS門電路74HC00 心片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)，其特 征在于所述的RS-485收發(fā)器為MAX485E型RS-485收發(fā)器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)，其特 征在于所述通信網(wǎng)絡(luò)還包括連接在RS-485總線上拉電阻和下拉電阻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污染源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中各監(jiān)控單元分別由RS-485收發(fā)器、監(jiān)控器和總線監(jiān)聽檢測電路組成，RS-485收發(fā)器負(fù)責(zé)與RS-485總線連接，監(jiān)控器由MCU芯片為核心組成，第一和第二輸入與非門接線組成的基本RS觸發(fā)器構(gòu)成總線監(jiān)聽檢測電路，由第三與非門組成的反相器和RS-485收發(fā)器實現(xiàn)TTL電平和RS-485電平之間的相互轉(zhuǎn)換；在本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)中，無論是監(jiān)測子站數(shù)據(jù)服務(wù)器，還是每個監(jiān)控單元都可以作為主機主動向監(jiān)測子站通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。該通信網(wǎng)絡(luò)信號清晰，對數(shù)據(jù)碰撞不敏感，通信效率比較高。
文檔編號H04L12/56GK101262398SQ200710032559
公開日2008年9月10日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者齊 張, 張英彬, 朱寧西, 奎 林, 田立彬, 佳 胡 申請人:華南理工大學(xué)