基于C8051F930的管道温度压力远程监测系统

2．2 远程终端RTU的硬件设计
远程终端RTU位于计量站中，协调多个现场仪表的工作，收集现场仪表所采集的数据转发到中控室上位机系统，同时接收上位机指令并回传给现场仪表。RTU与现场仪表进行一对多通信，并随时准备接收上位机指令，不可进行休眠操作，故选择计量站中电源供电。RTU与上位机通信使用Q2406A型号GPRS模块，利用GPRS服务，设备可采用互联网Internet标准方式与互联网上的服务器进行数据交换，结构图如图4所示。

3 系统软件设计
3．1 现场仪表的软件设计
本设计采用低功耗软件设计方法，优化系统时钟，外部接32 768 Hz晶振作为MCU休眠辅助时钟；优化工作时序，由于无线通信模块SM41B待机时功耗远大于C8051F930正常工作功耗，所以采用非通信状态下随时关闭SM41B的方式来最大限度降低功耗。现场仪表的软件流程如图5所示。

现场仪表在上电之后对系统进行初始化，并检测是否第1次使用，若为第1次使用，便请求远程终端RTU分配地址，待地址分配结束之后进入正常工作流程。在仪表定时唤醒后，检查信道是否繁忙，若繁忙则休眠一个随机时间，若不繁忙，则通知RTU准备接收数据。在一定时间内得到RTU应答信号后开始采集数据，经打包处理后发送给RTU，发送结束得到RTU应答后进入休眠状态，等待定时唤醒。由于MCU仅带有10位A／D转换器，则采用过采样技术，将每4次采集的数据进行叠加，产生与12位A／D转换器数据采集相同效果。为防止休眠唤醒时电压不稳定造成数据采集误差，连续100次A／D转换采集数据取其平均。
3．2 远程终端RTU的软件设计
远程终端RTU程序开始运行后首先进行系统的初始化，之后等待接收上位机指令和现场仪表的请求。在接收到上位机指令后，对指令类型进行判断并向现场节点转发。在接到现场仪表的请求后判断请求类型并做响应，现场仪表第1次使用时为其分配地址；现场仪表请求发送数据时响应其请求并接收其采集数据，之后将数据打包转发到上位机。远程终端RTU的程序流程如图6所示。

3．3 上位机的软件设计
上位机软件开发使用Delphi7环境。上位机与GPRS模块通过网络端口连接，在Delphi7环境中，通过SocketClient控件实现网络访问和数据传输。在接收到GPRS中数据之后，对数据格式进行校验，若有误码则将数据包丢弃；校验正确后判断所采集数据是否异常，出现异常则报警处理，之后存储至SQLServer2000数据库中并在图形界面中绘图显示。在历史数据查询过程中，首先选择查询方式(按时间查询、按现场仪表地址查询或组合查询)和查询条件，在数据库中筛选出符合条件的结果在DBGrid控件中显示。可将查询结果以Excel文件形式保存或者绘制历史曲线。上位机软件流程如图7所示。