[发明专利]污染源监测系统监测子站通信网络

说明书

技术领域

本发明涉及污染源在线监测系统，特别涉及污染源监测系统监测子站通信网络数据采集控制。

背景技术

污染源在线监测系统，通常自上而下由决策层、企业层和监测子站层三个层次组成，各层次具有分布式、集散型、广域化等复杂系统特征，之间通过公共通信网络(Internet、PSTN、GSM/GPRS等)交换数据。但在监测子站层，作为监控单元的大多数水质和污染源在线监测仪，只提供RS-232/RS-485通信接口，故层内通信网络一般并不使用公共通信网络，而采用RS485总线通信网络，由于RS-485总线仅需要一对双绞线即可实现多站联网构成分布式系统，且监控单元简单、价格低廉，对线路要求也不是很高，监测数据服务器和在线监测仪器之间通常使用RS485总线通信网络连接，监测数据服务器作为主机，监控单元作为从机，采集数据和控制命令均由主机分别对各从机发出请求，相应从机响应请求。此种方式实际上是主从架构的计算机系统，整个总线系统上只有一个主机，通信方式也只能以主机轮询的方式进行，从机间交换信息必须由主机代为转发，该方式的优点是信号比较清晰，无数据碰撞，缺点是通信效率比较低，系统的实时性、可靠性较差。

监测子站层层内通信网络另一种方式是采用现场总线网络或工业以太网，每个监控单元都要增加一个负责协议解释的专用协议解释芯片，由专用协议解释芯片负责与监控单元本身的MCU接口和控制外部总线接口，并对总线通信协议进行解释，实现多主通信，如LonWorks和CAN总线网络等，申请号为200610134428.0的中国发明专利公开了“一种多主机多从机总线网络”，采用CAN总线驱动器PCA82C250实现的多主机系统。采用现场总线和以太网的优点是显而易见的，由专用协议解释芯片负责总线的接口控制和差错处理，其通信链路稳定可靠，速率较高，系统实时性较高，并且由于每个监控单元本身的MCU只需按专用协议解释芯片的要求与其单独进行数据交换即可实现与外部总线的数据交换，并且实现多主通信，监控单元MCU的软件负担也较小。这种通信网络，虽然简化了监控单元MCU的负担和用户的设计复杂性，但也存在着如下不利之处：(1)专用协议解释芯片价格较高(往往超过很多监控单元本身MCU的价格)，对于很多成本控制严格的产品来说，不可能考虑该种通信方式，只能选择其它通信方式；(2)专用协议解释芯片与监控单元MCU的接口一般来说都为并行总线接口方式，而现在的很多监控单元里采用的都是单片运行方式(即监控单元里的MCU本身具备一定的外设功能，不需进行总线扩展)，因此采用该种通信方式将导致监控单元内部硬件电路的复杂化，同时将导致监控单元的体积增大(因为要增加MCU的总线扩展电路和该专用协议解释芯片)。(3)各种现场总线具有各自不同的网络协议和软、硬件要求，而且彼此互不兼容，专用协议解释芯片厂商均为国外厂商，部分厂商甚至要求用户与其签定某种协议后才能供给用户协议解释芯片，因此当用户在投入大量的精力和金钱开发完这些总线产品后容易受制于协议芯片厂商，几乎不可能再有其它选择余地；(4)由于总线通信协议已经固定(选定总线类型后，总线通信协议就已固定)，并不一定适合于用户的应用需要。

发明内客

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，在低成本的RS485总线通信网络中，通过在每个通信节点增加一个总线监听检测电路，在线检测总线空闲，在RS485总线上实现多主机网络系统，提高通信效率。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种污染源监测系统监测子站通信网络，包括通过监测子站数据服务器和多个监控单元，监测子站数据服务器具有上行通信接口和下行通信接口，上行通信接口通过公共通信网络与管理方远程监控软件交换信息，下行通信接口通过RS-485总线与多个监控单元连接；各监控单元分别由RS-485收发器、监控器和总线监听检测电路组成，RS-485收发器负责与RS-485总线连接，监控器由MCU芯片为核心组成，第一和第二输入与非门接线组成的基本RS触发器构成总线监听检测电路，由第三与非门组成的反相器和RS-485收发器实现TTL电平和RS-485电平之间的相互转换；监控器的TXD引脚连接反相器的输入端，反相器的输出端连接RS-485收发器的DE、RE端；RS-485收发器的RO输入端连接监控器的RXD引脚，同时连接第二与非门的一个输入端；监控器的P2.1引脚连接与第一非门的一个输入端；监控器的P2.0引脚分别连接第一与非门的输出端和第二与非门的另一输入端；第一与非门的另一个输入端与第二与非门的输出端连接。