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嵌入式計算機在雷電監測系統中的應用

摘要： 近年來雷災更是頻繁出現，這主要是因為一些高大建筑的興起，如高層智能大廈，微波站、天線塔等都會吸引落雷，從而使本身所在建筑及附近建筑遭到破壞。增設的各種架空長導線反倒引雷入室，使避雷裝置失去作用。另外，隨著微電子技術高度發展及廣泛應用到各個領域，使雷害對象也發生了轉移，從對建筑物本身的損害轉移到對室內的電器、電子設備的損害，以至發生人身傷亡事故。雷電產生的電磁感應已成為主要危害，因此對雷電進行監測也是預防災害的一種手段。

關鍵詞： 工控機及人機界面嵌入式計算機串口實時數據無風扇的嵌入式監控室

Abstract：

Key words :

項目背景

　　自古以來，雷電災害一直存在，據有關研究統計，在地球上任一時刻平均有2000多個雷在進行著，平均每秒有100次閃電。每個閃電強度可高達10億伏，足見其能量之大，產生的危害可想而知。

　　近年來雷災更是頻繁出現，這主要是因為一些高大建筑的興起，如高層智能大廈，微波站、天線塔等都會吸引落雷，從而使本身所在建筑及附近建筑遭到破壞。增設的各種架空長導線反倒引雷入室，使避雷裝置失去作用。另外，隨著微電子技術高度發展及廣泛應用到各個領域，使雷害對象也發生了轉移，從對建筑物本身的損害轉移到對室內的電器、電子設備的損害，以至發生人身傷亡事故。雷電產生的電磁感應已成為主要危害，因此對雷電進行監測也是預防災害的一種手段。

　　原有的方案是利用電腦連接雷電探測器（可以記錄空氣中電荷量），當電腦讀到雷電探測器返回的數據后，對數據進行分析，來判斷是否有發生雷電的可能。這個系統中主要采用ADSL的撥號模式讓各個設備連接在一個網絡上。但隨之帶來的問題是如果現場不具備ADSL撥號的條件，那么系統就不能使用。而一旦網絡斷掉，現場的實時數據將會丟失。

　　應用需求

　　雷電探測器采用Modbus RTU協議通訊，嵌入式計算機需將Modbus協議轉換成Modbus TCP協議，以方便與后臺通訊。

　　嵌入式計算機可以實時主動采集數據，按需保存歷史數據，并且實現智能主動上傳數據

　　提供有線和無線兩種方案。一旦現場不具備上網條件，則可以采用無線通訊的方式。

　　Moxa解決方案

　　在這個系統中，Moxa最終為客戶提供了兩種不同的解決方案——有線和無線，以適應現場不同環境的需求。

　　1）有線解決方案

　　原有架構中采用了Modbus網關將雷電探測器與ADSL相連，起到協議轉換的作用。現在的架構中，客戶采用了Moxa UC-7101嵌入式計算機代替原有的Modbus網關。UC-7101采用MOXA ART ARM9 192 MHz RISC CPU，具備強大的計算和通信能力，而發熱量卻很小。內建8MB NOR Flash ROM和16MB SDRAM，可為用戶提供了足夠的儲存空間；同時，SD卡可存儲用戶各種各樣的應用程序。在有線解決方案中，UC-7101作為一款前置通訊網關，通過設定的程序，UC7101可以主動利用Modbus RTU協議與雷電探測器通訊，并將數據保存在實時數據庫中，同時記錄到SD卡中，UC7101通過對實時數據的分析，可以在雷電到來之前和主動向監控室發送報警信息。

　　2）無線解決方案

　　而在沒有ADSL撥號條件的情況下，客戶采用了W315無線嵌入式計算機。W315是一款基于RISC架構、配備GSM/GPRS通信模塊的嵌入式工業計算機。在這個方案中使用Moxa的W315代替有線解決方案中的UC-7101和ADSL，直接通過GPRS與網絡進行連接。作為前端的通訊網關，W315可以主動撥號到GPRS網絡，與后臺連接。通過軟件編程，W315可以主動利用Modbus RTU協議與雷電探測器通訊，并將數據保存在實時數據庫中，同時記錄到SD卡中，W315通過對實時數據的分析，可以在雷電到來之前和主動向監控室發送報警信息。

　　1）有線解決方案