摘要 主要利用Q2686無線CPU結合LonWorks控制網(wǎng)絡技術，開發(fā)設計出一種多功能無線監(jiān)控網(wǎng)關。該無線監(jiān)控網(wǎng)關有LON電力線接口(或LON雙絞線接口)和RS485總線接口，具有遙控、遙測及定時控制等功能，可以采集水表、電表、煤氣表等智能儀表的數(shù)據(jù)，并通過GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)傳輸給中心站網(wǎng)絡服務器，也可以響應中心站的數(shù)據(jù)請求和控制。
關鍵詞 LonWorks Q2686 無線CPU 網(wǎng)關 測量 控制

引 言
多功能無線監(jiān)控網(wǎng)關最初的設計目標是應用在樓宇能源監(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、燃氣、燃油等智能計量終端)，現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡，信息遠程傳輸網(wǎng)絡，能源監(jiān)管中心等幾方面組成。無線監(jiān)控網(wǎng)關的功能主要是通過現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡(LON，保留 RS485)對計量終端進行數(shù)據(jù)收集，并通過無線傳輸網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)通過Internet傳送到能源監(jiān)管中心。本無線監(jiān)控網(wǎng)關也可以作簡單修改以適應更多的應用場合。
在傳統(tǒng)的樓宇能源監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡絕大多數(shù)采用串VI通信(RS485)接口和Modbus通信協(xié)議，信息遠程傳輸網(wǎng)絡也主要通過有線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳送到能源監(jiān)管中心。串口通信(RS485)接口和有線遠程傳輸網(wǎng)絡存在多種不足，如不支持多種通信介質、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、有線遠程傳輸網(wǎng)絡布線困難等。為了解決上述技術上存在的問題，本設計采用Q2686無線CPU和LonWorks技術來實現(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。

1 Q2686無線CPU介紹
Q2686是Wavecom公司新一代無線CPU Q26系列的一員，采用ARM9 32位內核的中央處理器，104 MHz，30 MIPS，32 Mb閃存和16 Mb的RAM，2個模數(shù)轉換器，一個USB 2．0接口，1個并口，2個RS232串口，最多可配備44個GPIO，4頻段(GSM 850／900／1 800／1900 MHz)。Wavecom公司專有的Open AT軟件開發(fā)套件，是性能很好的嵌入式蜂窩網(wǎng)絡開發(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)品上進行網(wǎng)絡開發(fā)。WIP插件還可以配合C－GPS插件或Wavecom的其他插件一起應用，可以方便地進行GPS應用開發(fā)和TCP／IP的應用開發(fā)。

2 LonWorks控制網(wǎng)絡技術
LonWorks是由美國Echelon公司開發(fā)的一種完整、全開放、互操作性強、可靠性高、成熟的分布式控制網(wǎng)絡技術，它支持多種通信介質，包括雙絞線、電力線、無線(RF)、紅外(IR)、同軸電纜和光纖。LonWorks技術的核心是LonTalk通信協(xié)議，該協(xié)議提供一套通信服務，使裝置中的應用程序能在網(wǎng)上對其他裝置發(fā)送和接收報文而無需知道網(wǎng)絡拓撲、名稱、地址或其他裝置，所有采用LonWorks技術的產(chǎn)品都遵循LonTalk通信協(xié)議，因此不同廠家的產(chǎn)品可以很方便的接人到同一個LonWorks網(wǎng)絡系統(tǒng)中去。其具有以下優(yōu)點：
①系統(tǒng)具有開放性和互操作性。LonWorks網(wǎng)絡由節(jié)點(即智能控制器)通過固化在內部的符合OSI七層參考模型的LonTalk網(wǎng)絡通信協(xié)議互聯(lián)，組成“Peer to Peer”對等網(wǎng)絡。開發(fā)人員只需將主要精力花在系統(tǒng)應用設計方面，而不需要專門去實現(xiàn)和測試傳輸線路和通信系統(tǒng)。
②分布式無中心控制。網(wǎng)絡節(jié)點靠近現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行機構，每個節(jié)點都能完成控制和通信功能，部分節(jié)點故障不會造成系統(tǒng)癱瘓。多至9個監(jiān)控站可隨意安裝在網(wǎng)絡的任何位置，并且位置也可以隨時變換，監(jiān)控站之間功能完全對等，也可以定義成不同級別。這些特點對系統(tǒng)的調試、維護和穩(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，應用媒體范圍廣泛。采用不同類型的收發(fā)器，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行信號傳輸；根據(jù)傳輸距離的遠近、傳輸速度和現(xiàn)場設備等具體要求系統(tǒng)，可組成自由拓撲結構或總線型等結構，這些都給系統(tǒng)設計和維護升級改造帶來極大的方便。

3 系統(tǒng)整體框圖
系統(tǒng)整體框圖如圖1所示，GPRS／LON無線監(jiān)控網(wǎng)關定時查詢LonWorks現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡上的計量終端的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)打包經(jīng)過GPRS無線網(wǎng)絡、Internet傳送到監(jiān)控中心的服務器上；或者是相反的過程，監(jiān)控中心發(fā)出的指令經(jīng)過 Internet、GPRS無線網(wǎng)絡傳送到GPRS／LON無線監(jiān)控網(wǎng)關，GPRS／LON無線監(jiān)控網(wǎng)關將相應的指令經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡傳送到具體的某個計量終端。

4 無線監(jiān)控網(wǎng)關的硬件設計
GPRS／LON無線監(jiān)控網(wǎng)關硬件包括Q2686無線CPU、LON雙絞線／電力線通信接口模塊、RS485通信接口、電源單元。圖2為產(chǎn)品設計原理框圖。