SCADA系列數(shù)字電臺及其無線通信解決方案

分類：解決方案日期：2007-04-06 00:00:00

　　1、 SCADA系列數(shù)字電臺簡介
　　A、數(shù)字電臺
　　SCADA系列點對多點電臺是遙控遙測工業(yè)自動化行業(yè)的頂級產(chǎn)品。它的電路采用DSP數(shù)字信號處理芯片，實現(xiàn)信道編碼，前向糾錯等功能。它采用CPFSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)、Viterbi譯碼、均衡軟判決等技術，軟件處理增益達7dB。生產(chǎn)工藝全部表面貼片焊接。產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾性、傳輸速率和傳輸距離遠遠超過模擬數(shù)傳電臺。電臺的通訊范圍在50公里以上。可以全雙工、半雙工或單工方式工作，收發(fā)同頻或異頻，EIA-232數(shù)據(jù)接口異步透明傳輸。電臺支持話音通訊，通過復用器可以實現(xiàn)數(shù)話同傳。
　　電臺自帶電壓表、溫度計、功率計、場強及干擾測試儀、誤碼統(tǒng)計、軟件RTU等目前市場上其它品牌電臺所不具備的功能。電臺故障告警如溫度過高過低（-40~+70℃）、供電電壓超范圍（10.5~16VDC）、異步串口數(shù)據(jù)格式不匹配等自動提示輸出。
　　SCADA電臺獨有的系統(tǒng)網(wǎng)管軟件InSite 6，實現(xiàn)空中遠程設置系統(tǒng)內(nèi)其它電臺參數(shù)如串口格式、發(fā)射功率、工作頻率等，也可以實現(xiàn)空中遠程監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)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。
　　SCADA系列電臺具有多種機型，以滿足不同系統(tǒng)要求，如中繼臺、全雙工電臺、雙機熱備電臺等。
　　B、性能特點
　　◆ 技術指標高：DSP電臺，前向糾錯信道編碼，CPFSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)，Viterbi譯碼，均衡軟判決，尾噪聲抑制
　　◆ 運行可靠：發(fā)射啟動快，收發(fā)轉換快，可以連續(xù)發(fā)射，功耗低，工作溫度范圍廣，能在各種極其惡劣環(huán)境下工作
　　◆ 設置靈活：所有參數(shù)包括頻率、功率、接口格式等通過軟件設置
　　◆ 有網(wǎng)管：遠程空中設置電臺參數(shù)或監(jiān)視電臺狀態(tài)及告警
　　 C、技術指標
　　一般性能
　　工作頻段：130-174/220-240/330-512MHz運行模式：半雙工,單工
　　數(shù)據(jù)接口：透明RS-232，DB25孔
　　空中速率：9600/19200bps
　　數(shù)據(jù)時延：< 7ms
　　發(fā)射單元
　　調(diào)制方式：CPFSK
　　發(fā)射功率：1-5瓦/1-25瓦（連續(xù)）
　　頻率穩(wěn)定性：+/-1.5ppm
　　發(fā)射啟動：數(shù)據(jù)直接啟動
　　啟動時間：< 3ms
　　鄰道輻射：-65dB
　　超時定時器：1-255秒
　　接收單元
　　類型：雙超外差式誤碼率/靈敏度： -110dBm@10-6 BER
　　頻率穩(wěn)定性：+/-1.5ppm
　　鄰道選擇性：60dB
　　交調(diào)抑制：-70dB
　　電源要求
　　供電電源：13.8VDC(10.5-16VDC范圍)
　　發(fā)射電流：< 2A，發(fā)射功率5瓦時
　　接收電流：< 125mA
　　休眠狀態(tài)：15mA
　　外形尺寸
　　機箱：鑄鋁
　　尺寸：5.08×14.29×18.4cm
　　重量：1公斤
　　使用環(huán)境
　　溫度范圍：-40℃ to +70℃
　　濕度范圍：95%@40℃非冷凝
　　選配
　　內(nèi)置功放模塊(最大25W)
　　對講話咪
　　多信道板(16CH)
　　D、網(wǎng)管功能
　　網(wǎng)管(Network Management System)是指通過網(wǎng)絡中的某一點，利用PC等終端，實現(xiàn)全網(wǎng)絡系統(tǒng)中各通信設備的管理。
　　INSITE無線電系統(tǒng)網(wǎng)管軟件是SCADA系列無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管軟件。它利用一臺PC機，可以對一個點對多點系統(tǒng)的基站、遠程站、中繼站進行遠程監(jiān)測控制。即可以很方便地在辦公室監(jiān)測X710數(shù)字電臺系統(tǒng)的狀態(tài)，而不必去現(xiàn)場更改系統(tǒng)設置參數(shù)，也可以在網(wǎng)絡系統(tǒng)中的任何一個站點，如主站、中繼站、遠程站，運用INSITE網(wǎng)管軟件進行管理監(jiān)控。

　　Insite網(wǎng)管功能界面圖
　　INSITE軟件有許多功能，在SCADA系列無線電系統(tǒng)中很容易實現(xiàn)。主要的功能包括：
　　(1)、內(nèi)置RTU模擬器：可以用INSITE將網(wǎng)絡中任何電臺的RTU模擬器打開，檢查無線鏈路的質(zhì)量和電臺的設置。可以用其它輪詢軟件對RTU模擬器輪詢。
　　(2)、 INSITE軟件監(jiān)測無線電系統(tǒng)運行狀態(tài)，診斷通信中由電臺，RTU，電源或傳輸路徑引起的問題。用此系統(tǒng)經(jīng)常可以檢測到一些小問題，并作糾正，以避免影響到整個網(wǎng)絡的運行。如果必須去現(xiàn)場檢查，檢查人員用網(wǎng)管系統(tǒng)提供的信息通常對所發(fā)生的故障有所判斷，并做好相應的準備。此外，INSITE可以用于判斷問題是在電臺上或RTU上，并可以從中心控制室重置RTU，清除RTU故障。
　　(3)、遠電臺設置：許多電臺的參數(shù)可以通過無線信道遠程設置。例如：輸出功率，設置類型，超時定時時延，接收發(fā)射頻率，數(shù)據(jù)速率和格式等。根據(jù)電臺類型不同，有不同的參數(shù)可以設置。
　　(4)、報警設置：
　　A、圖形顯示報警數(shù)據(jù)，顏色標識。點擊查看報警信息。可以讓用戶設置什么報警會引起外部觸動開關啟動。
　　B、非中斷式的報警診斷輪詢：連續(xù)的或定時的報警查詢，不用中斷用戶的數(shù)據(jù)傳輸。
　　C、快速報警狀態(tài)指針：如果電臺對網(wǎng)管輪詢沒有響應。它能很快被發(fā)現(xiàn)。可用中斷式診斷，迅速查詢電臺報警。
　　(5)、電臺自動搜索：電臺搜索功能可以自動生新的設備清單。在30分鐘內(nèi)，可以完成從0000到底9999的缺省地址碼搜尋。搜尋結果可以加入新的設備清單，或加入現(xiàn)有的設備清單。
　　(6)、支技使用編碼操作開關COS：用一臺PC 機連接多個位于同一地點的基站電臺。這一特性可以解決用遠程電臺做基站電臺引起的診斷口地址問題，COS編碼操作開關性能內(nèi)置在X790基站電臺內(nèi)。如果多個基站不在同一地點，此方案無效。
　　(7)、提供休眠喚醒方式：在一些使用太陽電源的場合，電臺常常設為休眠模式，只有通信時被喚醒。如果在網(wǎng)管時需要喚醒電臺，采集數(shù)據(jù)，可以用“喚醒模式”，采集完數(shù)據(jù)后，又將電臺變到休眠模式。
　　(8)、 INSITE與企業(yè)網(wǎng)絡聯(lián)接，可以讓系統(tǒng)主管，工程師可以在任何時候得到報警信息，甚至在遠離網(wǎng)管終端時，報警信息可以通過電子郵件，短信息等方式傳達給相關人員。
　　(9)、 INSITE提供三個層次的企業(yè)網(wǎng)連接：
　　ODBC把網(wǎng)管數(shù)據(jù)鏈接到本地或遠端的數(shù)據(jù)庫。
　　DDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換服務器與本機上其它的應用程序或網(wǎng)絡上其它應用程序分享數(shù)據(jù)。
　　TCP/IP遠程接入服務器。
　　ODBC參數(shù)：如果網(wǎng)絡中有SQL數(shù)據(jù)庫服務器，允許用戶設置登錄用戶名和密碼。
　　(10)、在線幫助手冊。
　　2、應用之一：點對多點/遠距離/高速/高可靠無線數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)
　　用無線電臺方式實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)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、維護簡單等優(yōu)點。
　　用深圳華夏盛公司SCADA系列電臺組建油田/天然氣、水處理、電力、煤氣、鐵路、地震/氣象/環(huán)保、GPS、金融、公安/交通/安防、化工、工業(yè)控制自動化等數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)結構如下圖：
　　

　　
　　點對多點無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（無遠距離中繼）
　　

　　
　　點對多點無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（有遠距離中繼）
　　典型案例：新疆油田、成都自來水、新泰電力、丹東煤氣、上海鐵路、國家地震局、江西氣象所、哈爾濱林業(yè)所、杭州路燈、江門環(huán)保局、鞍鋼、寶鋼焦化、內(nèi)蒙古煤炭、魯能化肥、中南空管局、大連港等。
　　
　　3、應用之二：點對點及點對多點二話二數(shù)鏈路
　　在25KHz常規(guī)單信道中，用全雙工數(shù)字電臺及復用器實現(xiàn)二路話音及二路數(shù)據(jù)傳輸結構如下圖：
　　

　　
　　點對點系統(tǒng)結構
　　主站用多套點對點設備疊加，配合路器、分路器及全向天線組成天饋線共用系統(tǒng)，根據(jù)不同位置分布架設多個遠端外圍站，即構成點對多點無線通信系統(tǒng)。
　　

　　
　　點對多點系統(tǒng)結構
　　典型案例：山東電力、江蘇電力、福建電力等。
　　4、應用之三：大范圍/大容量/專用GPS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡
　　用戶容量是專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的重要指標。無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的用戶規(guī)模是由無線電臺的數(shù)據(jù)速率、收發(fā)轉換時間和傳輸?shù)男畔⒘繘Q定的。為滿足大容量的要求，專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的電臺必須提供高的數(shù)據(jù)速率，如19200bps以上，并能夠迅速的收發(fā)轉換，時間在10ms內(nèi)。
　　目前的專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備基本上都是采用常規(guī)調(diào)頻電臺加MODEM的方式實現(xiàn)的。電臺工作于230MHz、800MHz數(shù)傳業(yè)務頻段和350MHz、800MHz集群業(yè)務頻段。在25KHz信道，數(shù)據(jù)速率基本上是1200bps、2400bps，一些采用GMSK等MODEM芯片把輸出的低頻信號直接加到VCO輸入端能實現(xiàn)9600bps的無線數(shù)據(jù)傳輸，但該方式的射頻指標，難于滿足信息產(chǎn)業(yè)部規(guī)定要求，且其10-6誤碼靈敏度很低，通信距離非常近，實際當中無法使用。另外，常規(guī)調(diào)頻電臺的收發(fā)轉換時間在50-100ms左右，不能實現(xiàn)高速收發(fā)轉換。
　　深圳華夏盛公司采用前向糾錯編碼、軟件無線電、數(shù)字調(diào)制相干解調(diào)、Viterbi軟判決和表面貼片一體化設計等技術，提供高性能、高穩(wěn)定、高可靠的DSP無線電臺。電臺提供標準RS-232接口可直接與計算機、GPS接收機控制板連接。25KHz信道間隔空中數(shù)據(jù)傳輸速率為19200bps，10-6誤碼靈敏度-111dBm，收發(fā)轉換時間在7ms以內(nèi)，電臺其它指標亦符合信息產(chǎn)業(yè)部的要求。
　　假設每個用戶終端需要傳輸50字節(jié)的信息，采用華夏盛電臺只需要分配：
　　 50×10÷19200+7=33ms的時隙給每個電臺。
　　同樣情況，采用調(diào)頻電臺加MODEM，一般為2400bps方式則需要分配：
　　 50×10÷2400+50=258ms的時隙。二種情況用戶容量相差約8倍。如果要求GPS系統(tǒng)每10秒鐘更新一次信息，采用調(diào)頻電臺加MODEM方式容納不了40個用戶，而采用華夏盛電臺可容納300個用戶。
　　另外，我們在同樣的環(huán)境下，如上海市中心，目前國內(nèi)高樓最密集城區(qū)做過實驗。用國內(nèi)某公司提供的調(diào)頻加9600bpsMODEM方式的數(shù)傳電臺只通不到2公里（BER小于10-6），而華夏盛電臺可以覆蓋約15公里半徑。
　　深圳華夏盛公司是在中國最早從事無線數(shù)據(jù)傳輸電臺的開發(fā)生產(chǎn)廠商之一，產(chǎn)品廣泛用于石油、電力、銀行、水處理等領域的遙測、遙信、遙控，占有中國65%的同類產(chǎn)品市場。深圳華夏盛公司有工作于所有頻段單工車臺、雙工基地臺、熱備基地臺和2.4GHz跳頻擴頻電臺，電臺有遠程診斷和網(wǎng)管功能，可以很方便地根據(jù)不同地形、區(qū)域組建各種無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。
　　

　　
　　單基站專用無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（2004年開通的北京交警大隊指揮系統(tǒng)GPS部分）
　　

　　
　　多基站專用無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（2001年開通的上海公安指揮系統(tǒng)GPS部分）
　　典型案例：上海公安局、北京交警大隊、山東公安局等
　　5、應用之四：低速遠距離無線計算機局域網(wǎng)
　　兩個或多個局域網(wǎng)之間，用無線網(wǎng)絡電臺實現(xiàn)點對點/點對多點網(wǎng)絡互連，通訊距離：50公里以上，傳輸速率9.6/19.2 Kbps。系統(tǒng)結構拓樸圖如下：
　　