遥测遥控航标的设计与应用

作者：时间：2014-01-18 来源：网络收藏

无线通信单元采用杭州晶控电子有限公司生产的JB35GB型通讯模块，在遥控航标系统中，主要采用JB35GB通讯模块的“来电号码过滤器”和“串口传送数据和文本”功能。JB35GB通讯模块有RS232串口和TTL串口，其中RS232串口与上位机相连，以实现模块工作时参数的设置，例如：默认接收数据方手机号，发送成功确认信号，接收短信格式设置等等。TTL串口与单片机中心处理单元相连接，按照与监控中心事先约定好的格式，将从监控中心接收来的数据转发给中心处理单元、并接收中心处理单元的数据转发给监控中心。
(1)JB35GB通讯模块的发送。发送数据短信的格式为(16进制HEX格式发送数据)：23 3X3X3X3X3X3X3X3X3X3X3X23datal…dataN(等待≥0．1 s表示结束)。其中，XXXXXXXXXXX是需要发送的目的手机号码，号码的开头和末尾都加“23”组成一个号码段，号码段也可以省略，这时datal…dataN就直接发送给“短信数传设置”中的默认接收数据方的手机号码上。
“2323datal…dataN(等待≥0．1 s表示结束)”。datal…dataN是计算机或单片机需要发送的数据部分，N≤140。数据必须以16进制HEX格式发送，如果要发送ASCII码或Unicode码，就先要把ASCII码或Unicode码转换成对应的16进制数再发送。如果想把计算机或单片机的文本数据发送给普通手机显示阅读，则必须把文本数据转换成Unicode码对应的16进制HEX格式发送。计算机或单片机向JB35GB传输数据必须从第一个Byte“#”到最后一个Byte dataN连续传输。当发送完最后一个数据dataN后，在以后的0．1 s里，计算机或单片机就不能再向串口发送任何数据。JB35GB检测到串口≥0．1 s无数据后，则把datal…dataN打包成短信的格式发送出去。
对于连续发送多条短信数据时，必须遵循以下原则：第一条短信数据发送给JB35GB后，串口出现了一个发送成功确认信号“OD”后，就可以发送第二条短信数据。
(2)JB35GB通讯模块的接收。JB35GB在收到短信数据后，将数据还原成和发送时对称的数据格式，同时从TTL串口和RS232串口输出给计算机或单片机。计算机或单片机必须采用串口中断方式接收JB35GB串口传来的数据，以保证短信数据不会丢失。JB35GB把接收到的短信数据向串口输出后，则将此短信立即删除，因此JB35GB内部短信是不会溢出的。
3．3 电机驱动及制动单元
为减少绞车功耗，延长航标免维护时间，在满足扭矩的前提下，绞车电机选用小功率直流电机。由于江面有一定流速，水流对船体的作用力较大，因此绞车内部必须安装失电制动单元，防止水流作用拽动缆索。只有当绞车制动器通电后，绞车才允许转动。因此绞车每次启动分两步执行，首先通过单片机控制固态继电器输出，给制动器上电解除制动，然后单片机控制稳压电源输出给绞车电机供电，开始收放缆索。绞车驱动单元与其他单元接口关系如图5所示。

绞车驱动器供电电压上限为48 V；蓄电池的标称电压为48 V；实际太阳能充电时为浮动电压，因此输出电压会大于蓄电池电压，从安全角度考虑，驱动单元输入电压应先经过稳压48 V后再输入。
3．4 软件结构
为实现航标控制系统软件的功能，并使所开发的软件具有高度的可靠性和可维护性，采用模块化设计方法和结构设计方法，构成指示航标控制软件总体结构，软件结构如图6所示，各模块功能分别为：初始化模块包含端口、参数的初始化；GPS数据处理模块用于收取、验证、处理GPS数据；工况获取模块用于A／D采集、门限监测、应答；中断模块用于定时中断、串口中断；串口通信模块用于GSM数据、GPS数据、应答信息；绞车控制模块用于绞车收缆、放缆、停止。

监控中心控制软件主要负责监控记录航标测量数据，监测航标报警信息及控制航标调整位置。监控中心共享水位站水位信息，通过水位变化计算出航标缆索调整量，通过GSM单元发送操作指令，航标中心处理单元接收到调整指令后，开启绞车调整缆索，并检测调整长度，调整到位后自动停止绞车收放，若绞车在设定时间内未停止，单片机将强制停止绞车，防止过收缆索使航标没入水中。

4 结束语
文中采用单片机与GSM模块相结合设计的遥测遥控航标设备已在某些水域航道得到应用，实际运行使用中，该设备工作稳定可靠。系统还可外加水深测量装置，根据水位深度变化控制缆绳收放，形成自闭环收放系统，实现无人值守全自动遥测遥控航标。