专利名称：测控站及基于rs485链路的数据、视频图象光纤混合传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于水情工情远程监视监控的远程测控站及基于RS485链路的数据、视频图象光纤混合传输系统。属于水利、水文、水电自动化技术领域。
背景技术：
提高水利、水文、水电自动化水平，提高信息技术(IT)的应用和信息资源开发利用水平，是实现水利枢纽、水库、灌区有效安全可靠运行，最大限度发挥水利工程的经济效益和社会效益的重要手段。目前，对于水情、雨情、工情的远程监测监控方式从单一的现场监测监控、集中监测监控发展到分散、分布式监测监控；从系统的数字化监测与控制，发展到与工业电视监视相结合，信息的采集与处理在单一数据的基础上增加了音频和视频。
发明内容
本发明的目的在于设计一套新颖结构的远程SCADA监控和数据采集系统，用该系统可采集下属的各类测控站点的监控数据和视频图象数据，并对其数据进行处理与管理，根据不同用户的需求，灵活配置测控站设备，采用同一路光纤混合传输监控数据和视频图象数据。本发明的技术解决方案其结构是它包括包括操作员站、多路串行接口卡、前置机、RIX图像接收装置、光端机、RS485集线器、测控站设备，监控中心通过前置机、图像接收装置收集其管辖区内的N’个测控站设备的监视监控信息，其中N’＝1～99，操作员站与多路串行接口卡相接，多路串行接口卡分别与前置机、图像接收装置的输入端相接，前置机一个输出端与图像接收装置相接，前置机的另一个输出端与光端机、RS485集线器串接，RS485集线器与测控站设备相接，监控中心中的各互联设备之间以19.2Kbps的速率传送数据包。测控站设备能够自动采集监控数据及监视图象，并采用一条RS485链路向监控中心传输数据及图象。优点①测控站设备可重配置；②采用RS485集线器方式允许多个测控站设备接入；③监控数据与监视图象采用同一路光纤混合传输；④监控中心通过RS485现场总线采集下属各测控站点的监控数据和视频图象数据，并进行数据的处理与管理。
附图1是本发明的原理方框图。
附图2(a)是本发明的实施例原理方框图。
附图2(b)是测控站设备(N’)的实施例原理方框图。
附图3是二次仪表U6(U6与水位传感器U8相连)的实施例电原理图(二次仪表U7与U6相同，二次仪表U7与闸位传感器U9相连)。
附图4是操作员站安装工控应用软件系统各个软件系统的逻辑关系图。
图1中的1″是操作员站、2″是多路串行接口卡、3″是前置机、4″是RIX图像接收装置、5″和6″是光端机、7″是RS485集线器、N’是测控站设备(N’＝1～99)，监控中心包括操作员站1″、多路串行接口卡2″、前置机3″、RIX图像接收装置4″设备。图2(a)中的操作员站1″采用DELL Dimension 4600实现，其中安装了工控应用软件系统InTouch-modify V1.0版；多路串行接口卡2″采用4×RS232实现；前置机3″采用MOSCAD FIU实现；RIX图像接收装置4″采用摩托罗拉公司的MOSCADA-RIX实现。光端机5″和6″采用研华公司的ADM4542实现。RS485集线器7″采用摩托罗拉公司的MOSCADA-HUB实现。图2(b)中的测控站设备中由RS232/485转换器U1(型号MOXAA52)、测控站U2(型号MOSCAD-L)、图像采集传输装置U3(型号MOSCAD RIX VRU)、摄象机U4、U5(型号UV6C-P/T-PE)、二次仪表U6、U7，交流避雷器U10(型号OBO-100)、直流电源U11(型号AC/DC-24V-2A)组成。
图3中，水位传感器U8(型号FW-10)或闸位传感器U9(型号DG-40)接入二次仪表U6(或U7)的传感器输入接口器件，即选择器模块IC1(型号为RB-1110A)，二次仪表U6由单片机IC3(型号AT89C2051)完成传感器输入的并行编码转换成串行编码经串行通信接口IC8的OUT端输出，测控站U2通过串行通信接口IC9的输入端与之交换数据。测控站U2与二次仪表U6之间的串行通信标准为RS232标准，通信速率为9.6Kbps。
图4中的11″～19″是各软件子系统，具体地说11″是系统管理，12″是数据库管理系统，13″是通信服务，14″是事故报警，15″是数据采集，16″是控制/操作，17″VCC图象控制，18″是打印报表，19″界面显示。
具体实施例方式
实施例，对照图1、图2，本发明包括操作员站1″、多路串行接口卡2″、前置机3″、RIX图像接收装置4″、光端机5″和6″、RS485集线器7″、测控站设备N’。监控中心通过前置机3″、图像接收装置4″收集其管辖区内的N’个测控站设备的监视监控信息，其中N’＝1～99，操作员站1″与多路串行接口卡2″相接，多路串行接口卡2″分别与前置机3″、图像接收装置4″的输入端相接，前置机3″一个输出端与图像接收装置4″相接，前置机3″的另一个输出端与光端机5″和6″、RS485集线器7″串接，RS485集线器7″与测控站设备N’相接，监控中心中的各互联设备之间以19.2Kbps的速率传送数据包。
测控站设备N’中RS232/485转换器U1采用MOXA-A52实现，U2是测控单元采用MOSCAD-L实现，图像采集传输装置U3采用MOSCAD-RIX-VRU实现，室外、低照度彩色一体化球型摄像机U4、U5，22×8倍镜头采用日本索尼UV6C-P/T-PE实现，水位传感器U8通过二次仪表U6接入测控单元U2，闸位传感器U9通过二次仪表U7接入测控单元U2，交流避雷器U10采用德国OBO型交流避雷器实现，U11是AC/DC直流电源(24V/5A)实现。操作员站1″安装了应用软件系统(采用InTouch-modify V1.0版实现)，包括系统管理11″，数据库管理系统12″，通信服务13″，事故报警14″，数据采集15″，控制/操作16″，VCC图象控制17″，打印报表18″，界面显示19″等软件子系统。
所述的系统管理软件11″实时管理由通信服务软件子系统发来的解压后的数据包，按照预先定义的数据包的格式读出数据包中各个字段的数据。然后，一方面将这些数据传给数据库作为资料存档；另一方面将这些数据解析后以图形或数据的方式反映在操作员站的监视器屏幕上显示。
所述的数据库管理系统12″负责对各个测控站传送上来的各项实时数据和监视图象数据进行分类归档；数据库的主要实时监控数据及操作记录日志数据如下表所示实时监控数据表
操作记录日志数据表
所述的通信服务软件13″对基于RS485的光纤信道传输来的数据包解压后，传送给数据库管理系统进行分类归档。
所述的事故报警软件14″根据实时采集的数据和历史数据，判别超过额定工作电流、电压、闸位等阈值的状态，实时进行事故登录和报警。
所述的数据采集软件15″负责采集现场RTU监控数据和监视图象数据。
所述的控制/操作软件16″负责执行鼠标或键盘的命令。VCC图象控制软17″根据鼠标或键盘操作命令提供图象控制及画面显示，可以整屏显示一路(摄象机1或2)的监视画面，也可以二分割同时显示二路的监视画面，VCC图象控制软件运行在操作员站上。
所述的打印报表软件18″负责报表打印。
所述的界面显示软件19″负责界面的数据、曲线及图形图象显示。
多路串行接口卡2″负责采集和控制实时监视图象和监控数据，并送入操作员站，它通过RS232接口，一路与前置机3″的接口3(Port3)相连，一路与RIX图像接收装置4″的接口1(Port1)相连。
前置机3″负责采集和控制实时监视图象和监控数据，一路通过RS232接口2(Port2)将来实时监视图象数据送入RIX图像接收装置。
RIX图像接收装置4″负责控制压缩系数以维持不同的两幅图象文件以及图象尺寸的大小，保证图象最大程度的逼真。
光端机5″和光端机6″将RS485信号进行光电信号转换。
RS485集线器7″以总线方式连接1#～16#测控站设备。
测控站设备N’中交流电源220VAC接入AC/DC直流电源U11(AC/DC直流电源)。为防止雷电干扰，在交流电源220VAC输入端对地连接了交流避雷器U10。AC/DC直流电源U11输出为24V直流，向测控单元U2、图像采集传输装置U3、二次仪表U6、U7供电。测控单元U2通过RS232接口Port2与RS232/485转换器U1连接，RS232/485转换器U1再与RS485集线器7″连接。水位传感器U8与二次仪表U6连接，闸位传感器U9与二次仪表U7连接，二次仪表U6、U7与测控单元U2的RS232接口Port3连接。
图像采集传输装置U3通过RS232接口与测控单元U2的接口Port1，摄像机U4、U5接入图像采集传输装置U3，图像采集传输装置U3上可接六路标准的CCTV摄像机，通过图像采集传输装置U3发指令，根据指令某台摄象机可获取图象，然后用标准的JEPG(静止图像压缩编码标准)格式进行压缩，被压缩的数据传送给RIX图像接收装置。当光纤信道的传输速率达到19.2Kbps时，每3秒可以采集到一幅图象。
对照图3，水位传感器(或闸位传感器)通过选择器模块IC1(型号RB110)接入，与选择器模块IC1的D1～D19端对应连接，选择器模块IC1的O1～O8端与驱动器IC2(型号74LS245)的A1～A8对应连接，驱动器IC2的B1～B8与单片机IC3(型号89C2051)的P1.0～P1.7端对应连接，单片机IC3的P3.5/1、P3.4/0、P3.3与选择器模块IC1的S1～S3端对应连接。单片机IC3的XTAL1、XTAL2与晶体振荡器JZ(11.0592MHz)对应连接，看门狗(watch dog)IC4电路(型号MAX705)的RST端和与非门IC5(型号74LS00)的输入端“1”、“2”对应连接，与非门IC5的输出端“3”与单片机IC3的RST端对应连接。单片机IC3的TRA和与非门IC5的输入端“4”、“5”对应连接，与非门IC5的输出端“6”与光电转换器IC7(型号GB12005)的发光二极管对应连接，光电转换器IC7的光敏三极管集电极与串行通信接口IC8(型号MAX483)的DI端对应连接，串行通信接口IC8的A、B端为输出(OUT)。串行通信接口IC9的A、B端为输入(IN)，串行通信接口IC9的RO端与光电转换器IC6(型号GB12005)的发光二极管对应连接，光电转换器IC6的光敏三极管集电极与与非门IC5的输入端“9”、“10”对应连接，与非门IC5的输出端“8”与与非门IC5的输入端“12”、“13”对应连接，与非门IC5的输出端“11”与单片机IC3的RES端对应连接。
权利要求
1.测控站及基于RS485链路的数据、视频图象光纤混合传输系统，其特征是它包括操作员站(1″)、多路串行接口卡(2″)、前置机(3″)、RIX图像接收装置(4″)、光端机(5″、6″)、RS485集线器(7″)、测控站设备(N’)，监控中心通过前置机(3″)、图像接收装置(4″)收集其管辖区内的N’个测控站设备的监视监控信息，其中N’＝1～99，操作员站(1″)与多路串行接口卡(2″)相接，多路串行接口卡(2″)分别与前置机(3″)、图像接收装置(4″)的输入端相接，前置机(3″)一个输出端与图像接收装置(4″)相接，前置机(3″)的另一个输出端与光端机(5″、6″)、RS485集线器(7″)串接，RS485集线器(7″)与测控站设备(N’)相接，监控中心中的各互联设备之间以19.2Kbps的速率传送数据包。
2.根据权利要求1所述的数据、视频图象光纤混合传输系统，其特征是测控站设备(N’)中交流电源220V接入直流电源(U11)，直流电源(U11)的输入端对地连接交流避雷器(U10)，测控单元(U2)通过RS232接口(Port2)与RS232/485转换器(U1)连接，RS232/485转换器(U1)与RS485集线器(7″)连接，水位传感器(U8)与二次仪表(U6)连接，闸位传感器(U9)与二次仪表(U7)连接，二次仪表(U6、U7)与测控单元(U2)的RS232接口(Port3)连接；图像采集传输装置(U3)通过RS232接口与测控单元(U2)的接口(Port1)相接，摄像机(U4、U5)接入图像采集传输装置(U3)，图像采集传输装置(U3)上接六路标准的CCTV摄像机。
3.根据权利要求1所述的数据、视频图象光纤混合传输系统，其特征是测控站设备(N’)中的水位、闸位传感器(U8、U9)与二次仪表(U6、U7)中的选择器模块(IC1)的(D1～D19)端对应连接，选择器模块(IC1)的(O1～O8)端与驱动器(IC2)的(A1～A8)端对应连接，驱动器(IC2)的(B1～B8)端与单片机(IC3)的(P1.0～P1.7)端对应连接，单片机(IC3)的(P3.5/1、P3.4/0、P3.3)端与选择器模块(IC1)的(S1～S3)端对应连接，单片机(IC3)的(XTAL1、XTAL2)端与晶体振荡器(JZ)对应连接，看门狗电路(IC4)的(RST)端和与非门(IC5)的输入端(“1”、“2”)对应连接，与非门(IC5)的输出端(“3”)与(单片机(IC3)的(RST)端对应连接，单片机(IC3)的(TRA)和与非门(IC5)的输入端(“4”、“5”)对应连接，与非门(IC5)的输出端(“6”)与光电转换器(IC7)中的发光二极管对应连接，光电转换器(IC7)中的光敏三极管的集电极与串行通信接口(IC8)的(DI)端对应连接，串行通信接口(IC8)的(A、B)端为输出端，串行通信接口(IC9)的(A、B)为输入端(IN)，串行通信接口(IC9)的(RO)端与光电转换器(IC6)中的发光二极管对应连接，光电转换器(IC6)的光敏三极管集电极与与非门(IC5)的输入端(“9”、“10”)对应连接，与非门(IC5)的输出端(“8”)与与非门(IC5)的输入端(“12”、“13”)对应连接，与非门(IC5)的输出端(“11”)与单片机(IC3)的(RES)端对应连接。
全文摘要
本发明是测控站及基于RS485链路的数据、视频图象光纤混合传输系统。它包括操作员站、多路串行接口卡、前置机、图像接收装置、光端机、RS485集线器、测控站设备组成，监控中心通过前置机、图像接收装置收集其管辖区内的N’个测控站设备的监视监控信息，其中N’＝1～99，操作员站与多路串行接口卡相接，多路串行接口卡分别与前置机、图像接收装置相接，前置机与图像接收装置相接，监控中心中的各互联设备之间以19.2Kbps的速率传送数据包。优点测控站设备可重配置；采用RS485集线器方式允许多个测控站设备接入；监控数据与监视图象采用同一路光纤混合传输；监控中心通过RS485现场总线采集下属各测控站点的监控数据和视频图象数据，并进行数据的处理与管理。
文档编号H04B17/00GK1556595SQ20041001388
公开日2004年12月22日 申请日期2004年1月12日 优先权日2004年1月12日
发明者徐立中, 王建颖 申请人:河海大学