基于ADSL的热网监控系统解决方案（2）

　　S3C44B0X是三星公司生产的ARM7(Advanced RISC Machine)内核的32位微处理器，具有8路十位A/D转换器和其他硬件资源，该芯片成本低，非常适合用于热网监控系统。电源选用5v/24v开关电源，为嵌入式系统和传感器供电。晶振采用10MHZ的晶振模块，S3C44B0X内部具有锁相环，可以在该晶振的基础上产生66MHZ的稳定输出频率。

　　显示部分采用VFD高亮度显示屏，具有点阵输出，亮度高、视角宽的优点。该屏用来显示现场的温度、流量、压力等工况数据。此外，为了满足人机交互的要求，还扩展了指示灯和键盘，该部分通过S3C44B0X的通用I/O实现。

　　系统通过MAX232芯片扩展了2个RS-232串行口，一个用于调试，另外一个用于与变频器的通信。

　　由于S3C44B0X内部不具有网络接口，通过扩展RTL8019A网络控制芯片实现网络接口，该芯片的通信速率为10Mbps，完全能够满足系统要求。该芯片经过网络隔离变压器和RJ45接口，与ADSL MODEM通信，完成拨号和网络通信的功能。

　　数据采集部分的实现原理如下：供/回水温度、流量、压力六路4-20mA模拟信号经过I./V变换电路变为S3C44B0X内部A/D要求的0-2.5v信号，完成数据采集。

　　执行机构部分的工作原理如下：

　　通过扩展D/A转换器，输出模拟信号，实现对调节阀开度的调节。通过通用I/O和光隔，控制电磁阀的开关动作。与变频器的通信由RS-232串行口完成，通过串行口向变频器发送指令，调节加压泵工作状态。

　　3.2 控制节点软件系统设计

　　如图3所示，整个系统架构采用了层次式体系结构的设计模式，每一层都为其上一层提供调用服务，这种设计模式具有良好的可扩展性和可维护性。

　　最底层是操作系统层，采用vxWorks实时操作系统,该层还提供了TCP/IP协议的封装供中间件层调用。

　　操作系统层的上面是中间件层，该层为应用层提供服务。包括硬件驱动模块和通信协议模块两部分。

　　中间件层上面为应用层，是系统的应用软件，包括了数据采集模块、自动控制模块和远程通信三个模块。该层通过调用中间件层提供的服务以及操作系统内核提供的服务实现。

　　应用层的三个模块对实时性要求较高，通过设计若干个独立的任务实现。

　　数据采集模块是一个周期性的任务，每隔100ms采集一次数据，利用操作系统内核实现精确定时。当有报警发生时，采用中断的方式处理。数据采集模块和其他两个模块的通信采用消息队列和共享内存的方式实现。

　　自动控制模块根据实时数据控制执行机构的动作，调整热网运行工况，也可以接受来自远程通信模块的指令，调整运行工况。

　　远程通信模块将实时数据通过网络传送到监控中心，并接受来自监控中心的控制指令。远程通信模块和自动控制模块的任务间通信通过消息队列实现。

　　4.结束语

　　本文提出的基于ADSL的热网监控系统是一种廉价、可靠、带宽高的热网监控解决方案，该方案同样适用于其他城市管网(如水、煤气)的监测，有较宽泛的应用领域。目前，该系统还有一些技术问题需要解决，如网络控制系统的控制算法和时延的问题等，有待于在今后的工作中继续研究。

　　本文的创新点是采用ADSL技术作为热网远程监控的通信方式，并采用嵌入式系统设计实现控制节点，具有成本低、实时性好的优点。本系统在某市经过两个采暖期的运行,证明系统运行稳定可靠，通过降低能耗、减员增收等，年创造经济效益527万元。