基于Q2686無線CPU和Lonworks技術(shù)的無線監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的設(shè)計

引言
本無線監(jiān)控網(wǎng)關(guān)最初的設(shè)計目標(biāo)是應(yīng)用在樓宇能源監(jiān)控系統(tǒng)中。樓宇能源監(jiān)控系統(tǒng)主要由計量終端（電能、水、燃?xì)狻⑷加偷戎悄苡嬃拷K端）、現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、信息遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)、能源監(jiān)管中心等幾方面組成。本無線監(jiān)控網(wǎng)關(guān)主要是通過現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（LON，保留RS485）對計量終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，并通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)通過Internet傳送到能源監(jiān)管中心。本無線監(jiān)控網(wǎng)關(guān)也可以做簡單修改以適應(yīng)更多的應(yīng)用場合。

在傳統(tǒng)的樓宇能源監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)絕大多數(shù)采用串口通信（RS485）接口和Modbus通信協(xié)議，信息遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)也主要是通過有線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳送到能源監(jiān)管中心。串口通信（RS485）接口和有線遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)存在多種不足，如不支持多種通信介質(zhì)、只能是主從式通信、不同廠家產(chǎn)品的通信協(xié)議各不相同、有線遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)布線困難等。為了解決上述技術(shù)上存在的問題，本設(shè)計采用Q2686無線CPU和Lonworks技術(shù)來實現(xiàn)具有遙控、遙測及定時控制于一體的多功能無線監(jiān)控網(wǎng)關(guān)。

Q2686無線CPU介紹

Q2686是Wavecom公司的新一代無線CPU Q26系列的一員，它采用ARM9 32bit內(nèi)核的中央處理器，104MHz，30MIPS，32MB閃存和16MB的RAM，2個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1個USB 2.0接口，1個并口，2個RS232串口，最多可配備44個GPIO，四頻段(GSM 850/900/1800/1900MHz)。

Wavecom專有的Open AT軟件開發(fā)套件，是性能一流的嵌入式蜂窩網(wǎng)絡(luò)開發(fā)環(huán)境，通過Open AT的WIP（TCP/IP協(xié)議棧）插件，可以方便地在產(chǎn)品上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)開發(fā)。WIP插件還可以配合C-GPS插件或Wavecom其他插件一起應(yīng)用，可以方便地進(jìn)行GPS應(yīng)用開發(fā)和TCP/IP的應(yīng)用開發(fā)。

Lonworks控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

Lonworks是由美國Echelon公司開發(fā)的一種完整的、全開放的互操作性強(qiáng)、可靠性高、成熟的分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它支持多種通信介質(zhì)包括雙絞線、電力線、無線（RF）、紅外（IR）、同軸電纜和光纖；Lonworks技術(shù)的核心是LonTalk通訊協(xié)議，該協(xié)議提供一套通信服務(wù)，使裝置中的應(yīng)用程序能在網(wǎng)上對其他裝置發(fā)送和接收報文而無須知道網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒚Q、地址或其他裝置的功能，所有采用Lonworks技術(shù)的產(chǎn)品都遵循LonTalk通訊協(xié)議，因此不同廠家的產(chǎn)品可以很方便地接入到同一個Lonworks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）系統(tǒng)具有開放性和互操作性

Lonworks網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)（即智能控制器）通過固化在內(nèi)部的符合OSI七層參考模型的LONTALK網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議互聯(lián)，組成“Peer to Peer”對等網(wǎng)絡(luò)。開發(fā)人員只需將主要精力花在系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計方面，而不需要專門去實現(xiàn)和測試傳輸線路和通訊系統(tǒng)。

2）分布式無中心控制

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)靠近現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，每個節(jié)點(diǎn)都能完成控制和通訊功能，部分節(jié)點(diǎn)故障不會造成系統(tǒng)癱瘓，多至九個監(jiān)控站可安裝在網(wǎng)絡(luò)的任何位置并可隨時變換，監(jiān)控站之間功能完全對等，也可定義為不同級別。這些特點(diǎn)對系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)和穩(wěn)定性都有著重要的意義。

3）系統(tǒng)組態(tài)靈活、開發(fā)周期短、應(yīng)用媒體范圍廣泛

采用不同類型的收發(fā)器，系統(tǒng)可利用雙絞線、光纜、同軸電纜、電力線、無線、紅外線等多種媒體進(jìn)行信號傳輸；根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近、傳輸速度和現(xiàn)場設(shè)備等具體要求組成自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或總線型等結(jié)構(gòu)，這些都給系統(tǒng)設(shè)計和維護(hù)升級改造帶來極大的方便。