小议铁路雨量勘测体系远程通信

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铁路部门的雨量监测是有关铁路安全的一个重要环节。由雨量过多引起的洪水会影响铁路路基，引发列车交通事故。因此，为了确保交通命脉的安全，应及时将铁路沿线的雨量反馈至铁路管理部门。过去雨量监测是由各站点人工抄记雨量监测仪表数据，再汇总铁路管理部门。显然信息传送不及时，且存在人为因素，备案困难。

微型计算机的发展和计算机通信技术的提高，使得各种信息采集的自动化、实时性变为可能。作者成功地运用微型计算机和单片机组成主从式微机网络，将铁路雨量监测构成一个分布式雨量监测系统。该系统将单片机雨量监测仪采集的数据，自动地由MODEM汇集到系统主计算机，从而使几百公里长的远程通信既经济又可靠，大大提高了铁路部门抗灾的能力。

一、系统结构设计

雨量监测系统是由微型计算机和单片机组成的主从式微机网络。以单片机为核心的雨量监测仪分布在铁路各站点。该仪器功能有采集雨量、存储雨量信息、雨量报警、现场雨量曲线打印以及通信。管理部门以个人计算机为系统主机。雨量监测系统结构如图1所示。

从图1中看出系统主机直接与单片机建立通信联系。由于各站点远离系统主机，在不附加外部连线等硬件设施基础上，利用单片机加MODEM方式以及电话线实现单片机远程。系统主机可对各站部的单片机雨量监测仪进行各种设置及数据采集，单片机雨量监测仪根据雨量情况也可自动向系统主机发送当前雨量数据，这样就可做到及时提供现场的雨量情况。

二、单片机雨量监测仪及其远程通信

各站点的雨量监测仪以8051系列单片机为CPU，辅以定制的液晶显示器、SRAM、热敏式绘图仪、雨量传感器等，其原理框图如图2所示。图中W87E58是MCU，它兼容MCS-51单片机并具有32KB片内EEPROM。

单片机远程通信由ST16C450连接MODEM实现。ST16C450是一种通用异步接收发送器，内部有10个寄存器，其中有MODEM控制寄存器和MODEM状态寄存器。MCU通过这2个寄存器的操作实现对MODEM的控制并了解MODEM的工作状态，从而顺利进行数据通信。ST16C450进行通信前首先要对其进行初始化，即设置波特率、通信数据格式、是否使用中断等。ST16C450初始化后可采用程序查询或中断方式进行通信。

MODEM的使用主要有以下4个操作：

①初始化MODEM；

②拨号；

③应答到来的呼叫；

④挂断线路，使MODEM回到AT命令状态。

三、系统主机与雨量监测仪的通信

系统主机软件用VB5.0编制，运行于Windows95环境。整个软件由通信、日报表、月报表、年报表、设定、曲线图、报警等模块组成，操作平台如图3所示。主机可与30个站点的雨量监测仪连接。

程序中使用MSComm控件，通过向连接在串行口上的MODEM发送AT命令来控制。主机通信状况分为2类：主动通信和被动通信。下面分别加以介绍。

1.主动通信

主机向站点雨量监测仪传送报警设定值及收集当天或前天的雨量数据时称为主动通信。电话图标表示各站点的雨量监测仪，一旦被选中，程序就发出"ATDT"拨号命令，雨量监测仪MDOEM处于自动应答方式被连接。

MODEM连接成功后，主机会收到"CONNECT4800"信息，此时，主机就可以向站点发送命令和数据串。如果站点接收到正确数据，根据命令代码（由通信协议规定）就可知道主机是要设定参数还是要收集当天或前天的雨量数据。若是收集雨量数据，站点雨量监测仪将雨量数据传送给主机；主机收到站点正确的雨量数据后，向MODEM发送"ATH0"离线挂机命令，结束本次通信。

主站发送的数据串里包括站点号、通信代码、当前日期和时间、警戒值及校验和等信息。

2.被动通信

当站点监测到雨量超过警戒值时，就主动拨号给主机，对主机而言就是被动通信。平时主机MODEM也处于自动应答状态，随时可以接收站点呼叫。主机程序接收到正确数据串后，将数据记录到相应文件中保存，点亮操作平台上该站点的报警指示灯提醒用户，同时向站点发送"接收正确"的信息。站点收到主机正确信息后向MODEM发送"ATH0"离线挂机命令，结束本次通信。站点发来的数据串里包括站点号、通信代码、各种雨量数据、报警数据及校验和等信息。用@K和@J作为开始和结束标志。

结束语

本系统已成功应用于铁路部门。它具有实时性好、信息传送距离远、可靠性高、电路简单、投资少等优点。它可推广用于其他需要信息采集及远程通信的部门，如气象部门温度和风速收集、水文部门水位和雨量监测；电力部门电网监测等。