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雷电解决方案探测器嵌入式计算机在雷电监测系统中的应用

项目背景

  自古以来,雷电灾害一直存在,据有关研究统计,在地球上任一时刻平均有2000多个雷在进行着,平均每秒有100次闪电。每个闪电强度可高达10亿伏,足见其能量之大,产生的危害可想而知。

  近年来雷灾更是频繁出现,这主要是因为一些高大建筑的兴起,如高层智能大厦,微波站、天线塔等都会吸引落雷,从而使本身所在建筑及附近建筑遭到破坏。增设的各种架空长导线反倒引雷入室,使避雷装置失去作用。另外,随着微电子技术高度发展及广泛应用到各个领域,使雷害对象也发生了转移,从对建筑物本身的损害转移到对室内的电器、电子设备的损害,以至发生人身伤亡事故。雷电产生的电磁感应已成为主要危害,因此对雷电进行监测也是预防灾害的一种手段。

  原有的方案是利用电脑连接雷电探测器(可以记录空气中电荷量),当电脑读到雷电探测器返回的数据后,对数据进行分析,来判断是否有发生雷电的可能。这个系统中主要采用ADSL的拨号模式让各个设备连接在一个网络上。但随之带来的问题是如果现场不具备ADSL拨号的条件,那么系统就不能使用。而一旦网络断掉,现场的实时数据将会丢失。

应用需求

  雷电探测器采用Modbus RTU协议通讯,嵌入式计算机需将Modbus协议转换成Modbus TCP协议,以方便与后台通讯。

  嵌入式计算机可以实时主动采集数据,按需保存历史数据,并且实现智能主动上传数据

  提供有线和无线两种方案。一旦现场不具备上网条件,则可以采用无线通讯的方式。

Moxa解决方案

  在这个系统中,Moxa最终为客户提供了两种不同的解决方案——有线和无线,以适应现场不同环境的需求。

  1) 有线解决方案

  原有架构中采用了Modbus网关将雷电探测器与ADSL相连,起到协议转换的作用。现在的架构中,客户采用了Moxa UC-7101嵌入式计算机代替原有的Modbus网关。UC-7101采用MOXA ART ARM9 192 MHz RISC CPU,具备强大的计算和通信能力,而发热量却很小。内建8MB NOR Flash ROM和16MB SDRAM,可为用户提供了足够的储存空间;同时,SD卡可存储用户各种各样的应用程序。在有线解决方案中,UC-7101作为一款前置通讯网关,通过设定的程序,UC7101可以主动利用Modbus RTU协议与雷电探测器通讯,并将数据保存在实时数据库中,同时记录到SD卡中,UC7101通过对实时数据的分析,可以在雷电到来之前和主动向监控室发送报警信息。

  2) 无线解决方案

  而在没有ADSL拨号条件的情况下,客户采用了W315无线嵌入式计算机。W315是一款基于RISC架构、配备GSM/GPRS通信模块的嵌入式工业计算机。在这个方案中使用Moxa的W315代替有线解决方案中的UC-7101和ADSL,直接通过GPRS与网络进行连接。作为前端的通讯网关,W315可以主动拨号到GPRS网络,与后台连接。通过软件编程,W315可以主动利用Modbus RTU协议与雷电探测器通讯,并将数据保存在实时数据库中,同时记录到SD卡中,W315通过对实时数据的分析,可以在雷电到来之前和主动向监控室发送报警信息。

  1)有线解决方案

  2)无线解决方案

  为什么选择Moxa?

  Moxa为客户提供了两种解决方案:有线环境中采用UC-7101;无线环境中采用W315,可主动连接无线GPRS网络

  UC-7101和W315均为RISC架构的嵌入式计算机,为苛刻的工业环境提供了一个功能强大且稳定可靠的通信平台

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