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运用了TETRA通信网络的监控和数据采集系统

摘要：许多大规模的工业系统延伸到比较宽的地理区域，所以在中心监控点需要应用监控和数据采集系统对工业过程进行监控。大范围，信息量少是这种系统的特征。一般的，数据通信网络的建立需要借助于传输线或其它专门的通信渠道，在地理比较孤立的地区建立实施时非常昂贵的。随着无线通信网络的引入，比如TETRA网络，运用它们的数据通信服务把一个SCADA系统的远距离的单元和其监控中心联系起来是完全有可能的。然而，SCADA系统的存在可能经常会和无线移动站以及与连接他们的附加的协议转换之间不协调。这篇论文解决了这些问题并介绍了一种在斯洛文尼亚天然气气分配系统应用的协议转换器。
关键字：SCADA，TETRA，SDS，数字信号传播，协议转换器
1导言
有很多能够在需要被中心监控点监控的大范围区域传播的系统存在。煤气管道传送系统就是一个例子。它主要由测量，调节，以及被监控中心监控的控制站组成的。这样的监控系统称为SCADA（监控和数据采集）系统。这些系统包含运距离的工作站和监控中心长距离的信息传递。一般的，这种通信需要有传输线或其它专门的通信渠道，通常装备和运行这些设施是比较困难和非常昂贵的。
专业的无线通信网络的引入，如TETRA网络，在信号覆盖的区域比较容易的建立起通信是可能的。然而，SCADA系统通常到后有线调制解调器的限制，也是过去通信的一种传统的方式。
在此论文中我们阐明了应用在斯洛文尼亚天然气传送系统中的SCADA系统怎么能用TETRA网络进行数据传输。
SCADA系统
一个SCADA系统是一个工业测量方法，控制系统由以下几个方面组成：
•一个主机（也称为控制站，终端控制单元，即MTU）。
•一个或多个领域的数据采集和控制单元或遥控（也称为遥控站，终端遥控单元，即RTU）。
•监控系统的软件
现在的SCADA系统大多都是开环控制的而且利用非常慢的传输速度进行长距离的数据传送。控制站本身包含2个独立的子系统：
•一个工作站处理了系统所用的信息，操作员可以监控整个系统。
•一个通信控制器主要进行实现信息处理和网络管理，协助工作站完成其它任务。
上述SCADA典型的形同结构如图1所示。

图1典型的SCADA系统结构图
对于长距离的通信，通信控制器和RTU都配有调制解调器。局部的通信可以不用调制解调器，可以直接使用RS232类型的信号。
TETRA通信网络中的数据传送
TETRA是一种专业的无线数据通信系统，和全球移动通信系统类似但又有所不同。TETRA标准符合欧洲电讯标准化协会的标准。
TETRA数据传送模式和标准
在TETRA中有3种可以使用的数据传送模型：
•巡回模型。一个固定的数据传送路线是在两点之间建立起来的。数据传输速率对于每个通道可以达到7200位每秒。由于本身的特性数据传送通常都很拥挤，所以这种模式非常低效而且也造价昂贵。
•SDS(短数据业务)。这是一种特殊的业务，和GSM中的短消息业务类似，比较适合低速率的数据传递。
•信息包。这种信息包传输方式比较适合在国际互联网协议中的通信。单通道网络的传输速率为4800位每秒。
TERA在声音和数据传输中采用了三种不同的标准：
•V+D(声音加数据)。此种标准用于音频传输请求和各种不同的数据传输模式。
•DMO（直接传送模式）和V+D模式类似但传送不用基于站点。可使用的业务是严格区分于V+D模式的
•PDO（信息包的最优化）。正如其名，此标志专门为数据包传送方式设计的。
TETRA外围设备的接口
EISIEN300392-5TETRA标准定义了一个标准的接口，PEI（外围设备接口）可以为TETRA通信系统中移动站点提供外围的数据服务。
在电气学中PEI是一种连续的线性连接，像ITU-T标准V.24（逻辑信号）和V.28（电气特性）[3]，EIA标准EIA232(以前的RS232)[4]。其默认的标准是（8,N,1）：1个起始位，8个数据位，没有奇偶校正位，一个停止位。此接口是一种比如用在个人电脑中的线性异步标准。它的默认波特率为9600。
在PEI端口处可使用多种不同的协议。
•AT指令集（默认的协议）。这是一种利用调制解调器的工业通信标准，由HAYES（一家调制解调器制造商）最先定义的。AT指令集可以根据需要进行改进。SDS中的信息接收和发送可以通过相应的AT指令来实现。其它的AT指令为了转向巡回模式，TNP1或的数据包模式而定义的，而其对应的装置是为了回到AT模式而设计的。
•TNP1（TETRA网络协议1）。TNP1和AT指令的不同在于TNP1指令可以与正在发送的数据包并行运行，而AT指令只能在指定的状态下发送。
•数据包
图2表明了为了能使外围设备的PEI协议正常工作协议堆栈是必须的。从图中可知，TNP1和数据包模式需要IP和PPP协