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POE技术在北斗警报控制终端中的应用研究   

浏览27次 时间:2022年3月24日 16:45
      (050021 河北省人防指挥信息保障中心 河北  石家庄)
       【摘 要】本文创新性的将POE技术应用于北斗警报控制终端,实现设备供电与警报数据传输一体化,在人防领域应用前景广泛。
  【关键词】POE;北斗;警报;人民防空;终端设备前言北斗卫星导航定位系统(BDS)是我国自主研制的全球卫星导航定位系统,其独特的无源定位(RNSS)与有源定位(RDSS)集成技术,可以实现“定位+通信”等功能,适用于人防部门开展应急指挥、数据通信、态势监控、等应用场景。基于北斗短报文通信技术的警报控制系统,可以实现指挥中心的警报鸣响指令,通过北斗卫星链路实时传递至下属各个北斗警报控制终端,达到人防警报统一鸣响的效果。传统的北斗警报控制终端在安装过程中,需要单独的数据线用于设备间的信息交互,大多采用RS232/485等通信方式,通信距离有限,且信号衰减大;同时还需要单独的电源和供电线路给终端设备供电,存在布线困难、电压不稳等问题。以太网供电(POE)技术作为一种新兴的弱电供电技术,具有供电通信一体化的优势,用于北斗警报控制终端能够有效地解决终端的数据传输和供电问题。
  一、POE技术
  POE (Power Over Ethernet)是有源以太网供电的简称,简而言之就是把以太网数据和供电电流集成到同一根网线上进行传输 [1] 。
  POE系统包括供电端设备(PSE)和受电端设备(PD)两部分。其中,PSE是为PD供电的设备, PD是接受PSE供电的设备。
  二、基于POE技术的北斗警报控制终端
  (一)POE北斗警报控制终端---室外单元
  POE北斗警报控制终端的室外单元采用一体机设计,集成了北斗多模天线、北斗RDSS模块、北斗RDSS模块、北斗SIM卡、MCU模块(单片机)、POE模块-PD端等。室外单元的主要功能:一是对北斗链路警报控制指令的接收处理和控制信息中转,并通过POE链路发送给室内单元;二是对警报器回示结果根据北斗协议重新打包,并通过北斗链路发送给指挥中心平台;三是实现北斗警报控制系统的时间同步和警报器的定位 [2] 。
  1.北斗多模天线实现RDSS、BDS、GPS等频点信号的接收以及RDSS信号的发射。
  2.北斗RDSS模块内部集成了RDSS基带芯片、RDSS射频收发芯片、PA和LNA,通过外接北斗SIM卡和北斗天线,可实现北斗RDSS的短报文通信功能。
  3.北斗RNSS模块内部集成了RNSS基带芯片、RNSS射频收发芯片和LNA电路,可实现对BDS、GPS频点信号的捕获、跟踪、解调、定位结算、授时等功能。
  4.室外MCU模块是室外端的主控模块,用于实现对室外端各模块的控制,同时配合POE功能实现北斗RDSS模块输入输出信息的中转,北斗RNSS模块信息的输出、工作状态的判定以及指示灯的显示等功能。
  5.POE模块-PD端作为POE模式的受电端,一方面接收PSE端电源供应并配合电源管理电路对室外单元供电,另一方面实现与室内单元的网络信息交互。
  (二)POE北斗警报控制终端---室内单元
  POE北斗警报控制终端的室内单元集成在警报控制器内部,主要由POE模块-PSE端、室内MCU模块、以太网模块、电源管理电路等组成。室内单元的主要功能是:一是实现对POE模块-PD端的通信和供电控制,二是实现室外单元与警报控制器之间交互信息的中转 [3] 。
  1.POE模块-PSE端是为POE模块-PD端(室外单元)提供电源的设备,也是整个POE以太网供电过程的管理者。同时,室内MCU模块也通过POE模块-PSE端与POE模块-PD端进行网络信息交互。
  2.室内MCU模块主要完成外设各接口、SIM卡数据中转、信息处理、接口协议处理等功能,通过与POE模块-PSE端的网口连接,实现与室外单元的信息交互和电源供应,通过有线的方式与警报控制器及外部设备进行信息交互。
  3.以太网模块,完成串口到以太口的转换,用于实现网络的数据链路层到物理层的信息传输。
  4.室内电源管理电路主要是将输入的220V交流电源转换成符合各模块使用要求的直流电源,保障室内单元中POE模块-PSE端、MCU模块以及各外设接口模块的正常工作。
  三、POE北斗警报控制终端的应用优势
  (一)降低成本。采用POE技术,不仅省下购买电缆和电源的材料费,同时也省去了布放电缆和安装电源的人工费,从而从总体上节约了成本。
  (二)选址自由。采用POE技术,可在距离室内单元100m范围内灵活部署户外单元,改变了传统设备无法根据现场需要而灵活布设的缺陷。
  (三)安全性高。采用POE供电,实时监测线路上的电流,一旦电流突然过大能够马上报警,并自动切断供电,防止电到人或烧坏设备。
  (四)远程运维。采用POE技术,可对设备进行远程配置、控制、重启,具备防误鸣检测处理及上报中央站功能,方便日常维护和管理。
  前景与展望
  基于POE技术的北斗警报控制终端,具有构造简单、安全实用、维护管理方便等优点,可有效提升信息传输距离,降低施工成本,增强复杂环境下安装的适应性,在人防领域有着广泛地应用前景。同时,也将有助于多种控制手段警报通信网的形成,促进二次报警能力的提升。
  参考文献:
  [1]张韬.关于POE技术的分析与应用[J].通信电源技术,2015,032(001):59-61,63.
  [2]刘碧贞,黄华,祝诗平.北斗在远程人防警报系统中的应用[J].自动化仪表,2015,36(04):22-24.
  [3]胡立伟.基于STM32人防报警终端的设计与实现[D].浙江工业大学,2014.

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