嵌入式計(jì)算機(jī)在雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

項(xiàng)目背景

自古以來(lái)，雷電災(zāi)害一直存在，據(jù)有關(guān)研究統(tǒng)計(jì)，在地球上任一時(shí)刻平均有2000多個(gè)雷在進(jìn)行著，平均每秒有100次閃電。每個(gè)閃電強(qiáng)度可高達(dá)10億伏，足見(jiàn)其能量之大，產(chǎn)生的危害可想而知。

近年來(lái)雷災(zāi)更是頻繁出現(xiàn)，這主要是因?yàn)橐恍└叽蠼ㄖ呐d起，如高層智能大廈，微波站、天線(xiàn)塔等都會(huì)吸引落雷，從而使本身所在建筑及附近建筑遭到破壞。增設(shè)的各種架空長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)反倒引雷入室，使避雷裝置失去作用。另外，隨著微電子技術(shù)高度發(fā)展及廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，使雷害對(duì)象也發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從對(duì)建筑物本身的損害轉(zhuǎn)移到對(duì)室內(nèi)的電器、電子設(shè)備的損害，以至發(fā)生人身傷亡事故。雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)已成為主要危害，因此對(duì)雷電進(jìn)行監(jiān)測(cè)也是預(yù)防災(zāi)害的一種手段。

原有的方案是利用電腦連接雷電探測(cè)器（可以記錄空氣中電荷量），當(dāng)電腦讀到雷電探測(cè)器返回的數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)判斷是否有發(fā)生雷電的可能。這個(gè)系統(tǒng)中主要采用ADSL的撥號(hào)模式讓各個(gè)設(shè)備連接在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。但隨之帶來(lái)的問(wèn)題是如果現(xiàn)場(chǎng)不具備ADSL撥號(hào)的條件，那么系統(tǒng)就不能使用。而一旦網(wǎng)絡(luò)斷掉，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。

應(yīng)用需求

雷電探測(cè)器采用Modbus RTU協(xié)議通訊，嵌入式計(jì)算機(jī)需將Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換成Modbus TCP協(xié)議，以方便與后臺(tái)通訊。

嵌入式計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)主動(dòng)采集數(shù)據(jù)，按需保存歷史數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)智能主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)

提供有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種方案。一旦現(xiàn)場(chǎng)不具備上網(wǎng)條件，則可以采用無(wú)線(xiàn)通訊的方式。

Moxa解決方案

在這個(gè)系統(tǒng)中，Moxa最終為客戶(hù)提供了兩種不同的解決方案——有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)不同環(huán)境的需求。

1） 有線(xiàn)解決方案

原有架構(gòu)中采用了Modbus網(wǎng)關(guān)將雷電探測(cè)器與ADSL相連，起到協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用?，F(xiàn)在的架構(gòu)中，客戶(hù)采用了Moxa UC-7101嵌入式計(jì)算機(jī)代替原有的Modbus網(wǎng)關(guān)。UC-7101采用MOXA ART ARM9 192 MHz RISC CPU，具備強(qiáng)大的計(jì)算和通信能力，而發(fā)熱量卻很小。內(nèi)建8MB NOR Flash ROM和16MB SDRAM，可為用戶(hù)提供了足夠的儲(chǔ)存空間；同時(shí)，SD卡可存儲(chǔ)用戶(hù)各種各樣的應(yīng)用程序。在有線(xiàn)解決方案中，UC-7101作為一款前置通訊網(wǎng)關(guān)，通過(guò)設(shè)定的程序，UC7101可以主動(dòng)利用Modbus RTU協(xié)議與雷電探測(cè)器通訊，并將數(shù)據(jù)保存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)記錄到SD卡中，UC7101通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析，可以在雷電到來(lái)之前和主動(dòng)向監(jiān)控室發(fā)送報(bào)警信息。

2） 無(wú)線(xiàn)解決方案

而在沒(méi)有ADSL撥號(hào)條件的情況下，客戶(hù)采用了W315無(wú)線(xiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)。W315是一款基于RISC架構(gòu)、配備GSM/GPRS通信模塊的嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)。在這個(gè)方案中使用Moxa的W315代替有線(xiàn)解決方案中的UC-7101和ADSL，直接通過(guò)GPRS與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。作為前端的通訊網(wǎng)關(guān)，W315可以主動(dòng)撥號(hào)到GPRS網(wǎng)絡(luò)，與后臺(tái)連接。通過(guò)軟件編程，W315可以主動(dòng)利用Modbus RTU協(xié)議與雷電探測(cè)器通訊，并將數(shù)據(jù)保存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)記錄到SD卡中，W315通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析，可以在雷電到來(lái)之前和主動(dòng)向監(jiān)控室發(fā)送報(bào)警信息。

1）有線(xiàn)解決方案

2）無(wú)線(xiàn)解決方案

為什么選擇Moxa？

Moxa為客戶(hù)提供了兩種解決方案：有線(xiàn)環(huán)境中采用UC-7101；無(wú)線(xiàn)環(huán)境中采用W315，可主動(dòng)連接無(wú)線(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)

UC-7101和W315均為RISC架構(gòu)的嵌入式計(jì)算機(jī)，為苛刻的工業(yè)環(huán)境提供了一個(gè)功能強(qiáng)大且穩(wěn)定可靠的通信平臺(tái)

UC-7101和W315均支持1個(gè)軟件可選RS-232/422/485三合一串口和1個(gè)以太網(wǎng)口

UC-7101和W315均可實(shí)時(shí)主動(dòng)采集數(shù)據(jù)、按需保存歷史數(shù)據(jù)、智能主動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳

嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部無(wú)風(fēng)扇無(wú)飛線(xiàn)，確保產(chǎn)品和系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠

應(yīng)用產(chǎn)品介紹

UC-7101：

MOXA ART ARM9 32-bit 192 MHz處理器

16MB RAM和8MB Flash ROM

1個(gè)10/100Mpbs以太網(wǎng)口和1個(gè)軟件可選RS-232/422/485串口

可通過(guò)SD卡插槽擴(kuò)展存儲(chǔ)容量

無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，穩(wěn)定可靠