CN104702309A - 河工模型试验多通道的无线收发通信系统 - Google Patents

Abstract

河工模型试验多通道的无线收发通信系统，由一个上位机和多个相互独立的下位机组成，上位机由主控计算机、通讯控制器与码流转接装置和无线通信模块组成，主控计算机用于用户交互、码流计算、通道设置和通道管理；通讯控制器和码流转接装置用于控制无线通道模块的连接；无线通信模块用于收发数据；主控计算机连接通讯控制器和码流转接装置，通讯控制器和码流转接装置与无线通信模块连接；无线通信模块中设有五个无线通道模块，用于表示河工模型无线通信系统中所采用的五种类型通道，每个无线通道模块管理对应无线通道的数据收发。本发明可自主选择合适的无线通道传输数据，传输快，效率高。

Description

河工模型试验多通道的无线收发通信系统

技术领域

本发明涉及河工模型试验多通道无线通信的自适应通道切换和数据管理领域，具体涉及河工模型试验一种自适应无线通信控制系统。

背景技术

在大型河工模型试验中，水位、流速、沙含量和波高是四种常用需要监测的对象，监测的点多达几百个，测量频率高，数据传输量大，依靠单个无线通道不能完成所有这些参数的实时检测，同时上位机需要实时处理这些测量数据才能实现实时监测的作用，因此无线模块之间需要多通道同时传输数据才能满足实时监测要求。对不同的实验场所，每种仪器的实际个数有差别，因此对每种仪器固定通道号将不能满足实际使用的要求。鉴于此，本发明提出了河工模型试验多通道的无线收发通信系统。

因为大型河工模型试验的勘测范围广、测量点多、需传输的数据量大和传输距离远，对无线模块传输数据提出了较高的要求，不仅要满足数据传输的速率和传输的数据量大，还要无线模块满足在两百多米远的试验场地中传输数据时不能有数据丢包或者数据传输错误。基于这些技术要求本发明提出了多通道无线传输时的码流自动判断技术，即多通道自适应无线收发技术，以达到传输速率与传输数据正确性和传输距离方面的要求。

发明内容

本发明提出的河工模型试验多通道自适应无线收发系统，该系统能够根据数据流转换的编码流的大小自动选择合适的通道实现无线的收发。

实现本发明目的的技术方案是：河工模型试验多通道的无线收发通信系统，由一个上位机和多个相互独立的下位机组成，所述上位机由主控计算机、通讯控制器与码流转接装置和上位机无线通信模块组成，所述主控计算机用于用户交互、码流计算、通道设置和通道管理；所述通讯控制器和码流转接装置用于控制无线通道模块的连接，将主控计算机设置的通道号和各种命令发送至前端对应模块；所述上位机无线通信模块用于收发数据；所述主控计算机连接通讯控制器和码流转接装置，所述通讯控制器和码流转接装置与无线通信模块连接；所述下位机中设有下位机无线通道模块，并连接有水位仪、流速仪、测沙仪或波高仪，所述上位机和各下位机进行无线通信，其特征是，所述上位机无线通信模块中设有五个上位机无线通道模块，用于表示河工模型无线通信系统中所采用的五种类型通道，每个无线通道模块管理对应无线通道的数据收发。

作为本发明的进一步改进，所述上位机执行下列步骤：

步骤1  无线通信模块进入检测模式，主控计算机控制各无线通道模块依次向各自的无线通道发消息轮询下位机，根据所收信息统计位于各通道模块内的下位机个数和类型，根据通道模块内下位机的个数及传输的数据量，依次对无线通道模块配置相应的传输通道地址个数，将传输通道与下位机设置成同一种通道模块下的工作模式，建立起预连接，等待后面对传输通道的再次判断；

步骤2  倘若无线通信模块内的256个通道地址足够分配给所有下位机所需的通道，则确认传输通道分配正确，则把已分配通道地址的下位机与传输通道建立起的预连接成立，传输通道进入空闲模式，等待数据的发送；

步骤3  若无线模块内的通道地址不足以分配，则步骤1中所建立的预连接不成立，重新分配传输通道地址并建立连接：根据每个通道模块内的下位机个数和类型计算每个通道的通讯信息量，按信息量均衡的原理，即根据各通道模块需要传输的数据量合理的平均分配通道地址，对无线通信模块传输通道号的重新配置，并根据改变后的配置重新建立起新的连接，并进入空闲模式，等待数据的发送。

作为本发明的进一步改进，所述步骤3之后还设有步骤4 ：主控计算机对各通道中待传输的数据进行对应的配置信息管理，根据配置信息安排对每个下位机的轮询时间，并进行自适应码流控制。

所述步骤4中主控计算机中的数据管理格式为：通道号、水位仪个数及对应逻辑地址、流速仪个数及对应逻辑地址、测沙仪个数及对应逻辑地址、波高仪个数及对应逻辑地址和每秒通讯信息流量。

所述自适应码流控制过程包括：自主选择一个通道传输数据并判断该通道是否正在工作中，如果发现该通道中有码流，即该通道正在传输数据，则继续判断选择下一个通道是否符合传输要求传输，如果还是被占用，则再继续判断下一个通道，直至选择出合适的可传输的通道为止。在已选择的合适的可传输的通道中判断需传输的码流是否超过事先设定的传输通道的传输阈值，如果没超过传输阈值，建立通道连接；如果超过，继续寻找新通道传输超过的码流部分，直到选择到合适的可传输的通道后，建立连接，实现无线模块之间数据高效的传输。

本发明创造的效果和优点

（1）  本发明提出的多通道自适应无线收发技术既能够适用在短距离、传输数据量小的无线传输上，也可以适用在远距离、传输数据量大的无线传输上。

（2）本发明可应用在大型河工模型试验的无线模块数据传输中，有着远距离、传输速率快的优点，且当需传输数据量非常大时，本发明可自主选择合适的无线通道传输数据或者将需传输的数据进行合理的分割后再自主选择的合适的通道传输。不会发生传输通道紊乱或者丢包的现象。既节省了传输时间，又提高了传输效率。

（3） 经过大量的现场试验可证明，在大型河工模型这样的试验中，在满足试验对传输距离、传输速率、传输数据包正确性等的要求下，收发无线模块可传输的可靠距离达到200m左右。

附图说明

图1为本发明实施例1河工模型试验多通道的无线收发通信系统进行无线通信的流程图；

图2为本发明实施例1的无线通信控制系统中上位机的结构示意图；

图3为本发明实施例1主控计算机中的数据管理格式。

具体实施方式

河工模型试验多通道的无线收发通信系统，由一个上位机和32个相互独立的下位机组成，水位仪、流速仪、测沙仪或波高仪分别连接在各下位机中，下位机中还设有下位机无线通道模块，上位机和各下位机进行无线通信。如图2所示，上位机由主控计算机、通讯控制器与码流转接装置和无线通信模块组成，主控计算机用于接收实验数据及发出控制命令，通讯控制器和码流转接装置用于用户交互、码流计算、无线通道模块的连接与传输以及各个通道模块通道下通道地址数的分配；上位机无线通信模块用于收发数据；主控计算机连接通讯控制器和码流转接装置，通讯控制器和码流转接装置与上位机无线通信模块连接；上位机无线通信模块中设有五个上位机无线通道模块，五个上位机通道模块代表河工模型无线通信系统中所采用的五种类型的通道，所有前端通信单元设置为这五个上位机通道模块中的一个。

（1）   实验开始，给上位机无线通信模块供电，上位机无线通信模块进入检测模式，主机首先向上位机第一无线通道模块发消息轮询下位机，根据所收信息统计位于该通道内的下位机个数和类型，根据下位机的个数及传输的数据量在无线模块中配置相应的传输通道个数，将下位机与传输通道设置在同一工作模式下，建立起预连接，等待后面对传输通道的再次判断。

（2）   同步骤（1）一样，分别通过上位机第二、第三、第四和第五无线通道模块发消息轮询下位机，根据所收信息统计位于各自通道内的下位机个数和数据类型，并根据传回的信息在各上位机无线通道模块中配置相应的数据传输通道数，同时建立起预连接。

（3）   倘若无线模块内的256个通道地址足够分配给5个通道模块所需的通道，则确认传输通道分配正确，那么之前各自通道号的下位机与传输通道建立起的预连接成立，进入空闲模式，等待数据的发送。

（4）   若上位机无线通信模块内的通道个数不足以分配给通道内的下位机，那么之前建立的预连接不成立，需重新分配传输通道与建立连接。根据每个通道内的下位机个数和类型计算每个通道的通讯信息量，按信息量均衡的原理，进行下位机通道号的配置，同时根据改变后的配置重新建立起新的连接，并进入空闲模式，等待数据的发送。

（5）   同时在主控计算机中进行对应的配置信息管理，图3示意了计算机中对各通道的信息进行管理的数据格式，它是主控计算机对各通道的下位机信息单元进行信息扫描的依据。四种仪表每秒传输的数据量不同，对应所占扫描时间也不同。根据图3的统计信息，主控计算机合理安排对每个下位机的访问时间，并进行自适应码流控制。

如图1所示，自适应码流控制过程如下：在传输数据之前，下位机和上位机之间应通过无线通信模块先建立起连接，上位机无线通信模块有5个传输通道可选择，在无线模块收发时，上位机传输通道选择方法为：自主选择一个通道传输数据并判断该通道是否正在工作中，如果发现该通道中有码流，即该通道正在传输数据，则继续判断选择下一个通道是否符合传输要求传输，如果还是被占用，则再继续判断下一个通道，直至选择出合适的可传输的通道为止。在已选择的合适的可传输的通道中判断需传输的码流是否超过事先设定的传输通道的传输阈值，如果没超过传输阈值，建立通道连接；如果超过，继续寻找新通道传输超过的码流部分，直到选择到合适的可传输的通道后，建立连接，实现无线通信模块之间数据高效的传输。

Claims (5)

1. 河工模型试验多通道的无线收发通信系统，由一个上位机和多个相互独立的下位机组成，所述上位机由主控计算机、通讯控制器与码流转接装置和上位机无线通信模块组成，所述主控计算机用于用户交互、码流计算、通道设置和通道管理；所述通讯控制器和码流转接装置用于控制无线通道模块的连接，将主控计算机设置的通道号和各种命令发送至前端对应模块；所述上位机无线通信模块用于收发数据；所述主控计算机连接通讯控制器和码流转接装置，所述通讯控制器和码流转接装置与无线通信模块连接；所述下位机中设有下位机无线通道模块，并连接有水位仪、流速仪、测沙仪或波高仪，所述上位机和各下位机进行无线通信，其特征是，所述上位机无线通信模块中设有五个上位机无线通道模块，用于表示河工模型无线通信系统中所采用的五种类型通道，每个无线通道模块管理对应无线通道的数据收发。

2. 根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述上位机执行下列步骤：

步骤1  无线通信模块进入检测模式，主控计算机控制各无线通道模块依次向各自的无线通道发消息轮询下位机，根据所收信息统计位于各通道模块内的下位机个数和类型，根据通道模块内下位机的个数及传输的数据量，依次对无线通道模块配置相应的传输通道地址个数，将传输通道与下位机设置成同一种通道模块下的工作模式，建立起预连接，等待后面对传输通道的再次判断；

步骤2  倘若无线通信模块内的256个通道地址足够分配给所有下位机所需的通道，则确认传输通道分配正确，则把已分配通道地址的下位机与传输通道建立起的预连接成立，传输通道进入空闲模式，等待数据的发送；

步骤3  若无线模块内的通道地址不足以分配，则步骤1中所建立的预连接不成立，重新分配传输通道地址并建立连接：根据每个通道模块内的下位机个数和类型计算每个通道的通讯信息量，根据各通道模块需要传输的数据量平均分配通道地址，对无线通信模块传输通道号的重新配置，并根据改变后的配置重新建立起新的连接，并进入空闲模式，等待数据的发送。

3. 根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述步骤3之后还设有步骤4 ：主控计算机对各通道中待传输的数据进行对应的配置信息管理，安排对每个下位机的轮询时间，并进行自适应码流控制。

4. 根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述步骤4中主控计算机中的数据管理格式为：通道号、水位仪个数及对应逻辑地址、流速仪个数及对应逻辑地址、测沙仪个数及对应逻辑地址、波高仪个数及对应逻辑地址和每秒通讯信息流量。

5. 根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述自适应码流控制过程包括：自主选择一个通道传输数据并判断该通道是否正在工作中，如果发现该通道正在传输数据，则继续判断选择下一个通道是否符合传输要求传输，如果还是被占用，则再继续判断下一个通道，直至选择出合适的可传输的通道为止；在已选择的合适的可传输的通道中判断需传输的码流是否超过事先设定的传输通道的传输阈值，如果没超过传输阈值，建立通道连接；如果超过，继续寻找新通道传输超过的码流部分，直到选择到合适的可传输的通道后，建立连接，实现无线模块之间数据传输。