［編輯簡介］：本系統(tǒng)采用基于J2ME的工業(yè)控制無線數(shù)傳終端以支持多媒體數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換，在應用編程上創(chuàng)新引入JAVA的“一次編程，到處可用”的應用開放平臺，為多種工業(yè)應用提供了統(tǒng)一的綜合軟硬件解決方案。［摘要］：［關鍵詞］：中聯(lián)科技 JAVA J2ME 移動數(shù)據(jù)通信一、項目背景目前，中國移動的GPRS商用業(yè)務已全面運行，聯(lián)通也推出CDMA1X數(shù)據(jù)業(yè)務。在新一代的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上，可以形成更多的商業(yè)運作模式，為用戶提供更多、更好的應用服務。目前，國內(nèi)外許多運營商都在加快3G的發(fā)展步伐，加大對3G的投入力度，開展3G業(yè)務。中國聯(lián)通集團確定了以CDMA網(wǎng)絡全面進軍2.5G并布局3G的戰(zhàn)略方向，開展CDMA網(wǎng)絡的建設和基于CDMA業(yè)務，并全力向3G推進。在全國性的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡建成后，移動網(wǎng)絡將以其方便快捷的特點替代有線網(wǎng)絡并成為網(wǎng)絡接入的主要方式之一。2004年3月中國聯(lián)通已開始將CDMA網(wǎng)絡全部升級為CDMA1X。CDMA1X網(wǎng)絡優(yōu)勢體現(xiàn)在強大的無線數(shù)據(jù)業(yè)務承載能力上。被稱作2.75代的CDMA1X網(wǎng)絡具有大容量、與互聯(lián)網(wǎng)之間的無縫連接、最高達153.6kbps的速率等無可比擬的優(yōu)勢，為行業(yè)無線數(shù)據(jù)應用奠定了基礎。 CDMA1X實際數(shù)據(jù)傳輸速度為80kbps，超過目前普通有線電話撥號上網(wǎng)的56kbps，約三倍于Modem 撥號上網(wǎng)（56kb/s）的速度，是平均30-40kbps的GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?-3倍。足夠的帶寬可以很好地滿足行業(yè)應用的需求，是目前實現(xiàn)行業(yè)應用數(shù)據(jù)通信最理想的平臺。目前移動數(shù)據(jù)的應用主要集中在公眾服務和個人用戶領域，但隨著應用的逐漸深入，市場重心會從公眾服務應用漸漸過渡到行業(yè)應用及企業(yè)級應用上。目前基于2.5G技術的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡已基本建成，但移動數(shù)據(jù)要真正成為主流應用，移動數(shù)據(jù)市場要真正得以啟動，最終還要看它能夠提供多少業(yè)務應用。運營商要發(fā)展更大的市場，還必須開拓具有較高利潤的行業(yè)用戶和企業(yè)級用戶。隨著新一代移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務的產(chǎn)生和全面投入，無線移動數(shù)據(jù)通訊的應用也越來越廣泛。高速的數(shù)據(jù)傳輸和永遠在線特點，配合按流量收費的資費方式，使移動數(shù)據(jù)通信通訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護、道路交通、商務金融、移動辦公、零售服務等行業(yè)中的應用具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。隨著以移動數(shù)據(jù)通信技術的迅猛發(fā)展，將其應用到工控領域，可以達到降低成本，簡化結(jié)構等成效。工業(yè)控制無線數(shù)傳終端是以移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡為通信平臺，采用CDMA1X、GPRS、SMS、CSD等承載方式，服務于行業(yè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，特別適用于間斷性的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，尤其適用于M2M領域的應用。無線數(shù)傳終端的應用前景是非常廣泛的，產(chǎn)品具有使用成本低、準確性高、對環(huán)境適應性好、易于安裝、易于維護等特點，能夠為用戶提供高速、永遠在線、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務和虛擬專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡服務，完全能夠滿足行業(yè)數(shù)據(jù)采集、傳輸和監(jiān)控的需要。移動數(shù)據(jù)通信應用于工業(yè)控制領域具有以下優(yōu)勢：（1）提供移動廣域IP連接可充分利用全國范圍的網(wǎng)絡，方便、快速、低成本地為移動終端提供遠程接入服務；（2）傳輸速率高如GPRS的數(shù)據(jù)傳輸最高可達到115kbps～170kbps，實際傳輸速率可達到30-50kbps，是56k Modem速率的兩倍；CDMA1X最高速率達153.6kbps，實際數(shù)據(jù)傳輸速度為80kbps，約三倍于Modem 撥號上網(wǎng)（56kb/s）的速度。完全可以滿足用戶應用需求；（3）接入時間短，可快速建立連接，平均耗時為幾秒移動數(shù)據(jù)通信應用于工業(yè)控制領域具有以下優(yōu)勢：（4）基于包交換，提供實時在線功能移動終端可始終處于連線和在線狀態(tài)，這將使訪問服務變得非常簡單、快速；（5）按流量收費價格便宜目前中國移動正大力開拓基于GPRS的行業(yè)應用市場，其產(chǎn)品包括企業(yè)無線VPN組網(wǎng)、移動辦公、無線數(shù)據(jù)傳輸以及查詢(如煤氣抄表、電力監(jiān)控、銷售數(shù)據(jù)傳輸)，應用領域包括金融、交通物流、公用事業(yè)、政府等。其中廣州移動提出要在今年內(nèi)推出10多項新的行業(yè)應用。目前，CDMA1X移動網(wǎng)絡也逐漸應用到行業(yè)領域。上海市出租汽車公司已經(jīng)采用CDMA1X建設車輛調(diào)度系統(tǒng)，通過在出租車上安裝了CDMA1X 調(diào)度終端，借助CDMA1X網(wǎng)絡，進行實時調(diào)度，減少出租車的空駛率。街頭福利彩票銷售點也開始采用CDMA1X的技術，保證在缺少有線網(wǎng)絡資源的地方，實現(xiàn)福利彩票的聯(lián)網(wǎng)銷售。廣州聯(lián)通已成功開展CDMA移動POS系統(tǒng)在行業(yè)領域的應用，目前廣州聯(lián)通已經(jīng)和中國銀聯(lián)達成了協(xié)議，將在廣州開始CDMA無線POS業(yè)務。CDMA移動POS系統(tǒng)可在銀行和零售業(yè)用戶之間，提供現(xiàn)金結(jié)賬終端等業(yè)務。移動數(shù)據(jù)通信還有更為廣闊的應用，包括：無線警務系統(tǒng)、無線POS機、無線報警、監(jiān)控系統(tǒng)等。隨著移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的逐漸成熟，特別是第3代移動通信網(wǎng)絡的建立，各種移動數(shù)據(jù)應用將會迅速發(fā)展。

二、JAVA在無線數(shù)據(jù)中的應用

目前已有越來越多的開發(fā)商把Java虛擬機放到無線數(shù)傳終端設備中， Java已經(jīng)成為無線數(shù)傳終端設備軟件平臺的標準配置。Java技術具有開放性、安全性和跨平臺性的特點。Java虛擬機可以為工業(yè)無線數(shù)傳終端搭建一個的標準運行平臺。采用Java編寫的應用程序可以運行在不同的操作系統(tǒng)和芯片上，不同設備廠商的設備可以更好的兼容，同時用戶通過Java虛擬機可以方便地下載應用程序，終端設備的軟件功能可以隨時增加和升級。可以建立完整、高效的無線數(shù)據(jù)增值服務產(chǎn)業(yè)鏈，從而為用戶提供靈活、個性化、內(nèi)容方式多樣的服務。隨著Java技術的發(fā)展，Java技術被細分為針對企業(yè)應用的J2EE、針對桌面系統(tǒng)應用的J2SE以及用于嵌入式設備和消費類電子產(chǎn)品的J2ME三種版本，以滿足不同設備的需要。Sun公司的J2ME（Java 2平臺微版）是專門為滿足移動終端設備而設計的。它是將Java技術優(yōu)化，使之專門為在具有有限處理和顯示資源的設備上運行的技術。目前，該技術已在手機領域獲得了大量應用，以KJava編程語言為手機開發(fā)應用程序，可以為手機用戶提供游戲、個人信息處理、電子地圖、股票等服務程序。在J2ME中，針對移動終端專門推出了MIDP/CLDC。CLDC所定義的類庫是針對資源有限的嵌入設備制定的，它定義了最基本的Java類庫和基本的網(wǎng)絡支持類庫。MIDP可以看作是建立在CLDC基礎之上的更高級的類庫，它主要針對垂直市場的需求來定義Java類庫的最小集合。針對移動終端，MIDP定義了UI，存儲和更高級的網(wǎng)絡支持類庫。JAVA虛擬機使得應用軟件可以真正實現(xiàn)跨平臺運行在帶有Java虛擬機的任何硬軟件系統(tǒng)上執(zhí)行。J2ME將Java的應用環(huán)境由單獨的Java虛擬機擴展到一個Java虛擬機網(wǎng)絡，為實現(xiàn)智能監(jiān)控提供了一個良好的計算平臺。J2ME具有以下特點：（1）和業(yè)務無關：它不需要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w業(yè)務、數(shù)據(jù)內(nèi)容和工作背景，在任何系統(tǒng)中都可以獨立完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。支持WINDOWS、Linux.、UNIX系統(tǒng)。（2）極大地減少開發(fā)工作量：Java虛擬機屏蔽了不同機器平臺和操作系統(tǒng)的異構性，它提高了應用軟件編程的抽象級別，使得用戶只需在高層的對象接口上進行編程，而不必處理底層的通信協(xié)議，簡化了應用軟件的編程，極大地減輕了開發(fā)工作量，并避免了編碼過程導致的系統(tǒng)紕漏。（3）強大的可伸縮性：J2ME可以把工業(yè)控制系統(tǒng)變成動態(tài)的、靈活的和易管理的系統(tǒng)。J2ME的自形成特性提供了一種自動相互發(fā)現(xiàn)和加入J2ME網(wǎng)絡來組成服務聯(lián)盟的能力，可以使各種工業(yè)控制設備以一種簡捷的方式實現(xiàn)集成和互操作。J2ME的動態(tài)性使得每個工業(yè)控制設備可以靈活地加入和離開J2ME服務。整個系統(tǒng)仍具有良好的可伸縮性。

三、JAVA技術的優(yōu)勢

Java是一種開放性的可擴展的互聯(lián)網(wǎng)編程語言，特點是應用程序只需編寫一次，就可在多種無線設備上使用。J2ME的主要優(yōu)點是用戶可以利用不同廠商的產(chǎn)品來運行同樣的內(nèi)容，可將代碼從一種設備移植到另一種設備，能夠進行安全的網(wǎng)絡傳輸活動，甚至是通過互聯(lián)網(wǎng)提供一種完全實時的運行環(huán)境。這種環(huán)境允許運行無需很高網(wǎng)絡帶寬但更具交互性的應用程序，并可進行脫機操作。對于用戶來說，J2ME為動態(tài)部署無線數(shù)據(jù)應用提供了一種安全的平臺。J2ME通過對易用的、圖形化的交互式服務的支持使無線數(shù)據(jù)應用將能夠更好地發(fā)揮其潛力，而且能夠更好地支持多媒體應用。在Java技術的幫助下，傳統(tǒng)的工業(yè)控制應用可以延伸到無線空間。將J2ME應用于工業(yè)控制領域是本項目開發(fā)的重點內(nèi)容。工業(yè)控制系統(tǒng)由不同結(jié)構的檢測儀器和傳感器構成，這些設備的CPU和作業(yè)結(jié)構均有不同。目前我國已有部分廠家生產(chǎn)基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的工業(yè)用調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)品，但還沒有開發(fā)出支持J2ME的無線數(shù)傳終端產(chǎn)品，各種工業(yè)監(jiān)控應用程序難以適應在不同的操作系統(tǒng)和平臺上應用的需求，不能很好地滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的要求。移動數(shù)據(jù)通信技術成功應用于工業(yè)控制領域的關鍵是要使各種應用程序能夠在不同結(jié)構的工業(yè)設備上的運行，而采用Java技術可以很好地解決這一問題。JAVA技術的最大好處是通過JAVA語言編寫的應用程序與設備的操作系統(tǒng)平臺無關，可以實現(xiàn)了"一次編程，到處可用"。 由于Java平臺建筑于虛擬機之上，對于虛擬機以上的層次是平臺無關的。JAVA虛擬機運行在一個解釋器上，解釋器用來解釋Java編譯器編譯后的程序。通過Java編譯器能產(chǎn)生一種結(jié)構中立的目標文件格式，使編譯碼可以在不同的處理器上運行。這使得Java成為一個與平臺無關的計算機語言，只要不同的操作系統(tǒng)上的虛擬機滿足同樣的規(guī)范和標準，Java應用程序不用修改即可在不同的軟硬件平臺上運行。在工業(yè)控制系統(tǒng)中利用J2ME技術，不但可實現(xiàn)嵌入式環(huán)境中基于服務級的互操作，使系統(tǒng)具有很好的靈活性和可靠性，而且可以降低系統(tǒng)的開發(fā)難度。J2ME是一種全新的構建無線數(shù)傳終端系統(tǒng)的技術，具有動態(tài)的、自形成的和自管理的特性，它是一種真正的基于服務的無線數(shù)傳終端體系結(jié)構，利用J2ME可以使得軟件和硬件自發(fā)地結(jié)合起來，可用于構建動態(tài)的無線數(shù)傳終端平臺。同時，基于Java的J2ME技術提高了無線數(shù)傳終端系統(tǒng)編程的抽象級別，簡化了無線數(shù)傳終端系統(tǒng)的開發(fā)。將Java技術應用到無線數(shù)傳終端產(chǎn)品中主要具有以下幾個方面的好處：（1）通過Java移動設備，用戶可以從網(wǎng)絡上獲取各種應用軟件，來實現(xiàn)個性化設置。（2）易于開發(fā)和維護使用Java技術，能夠?qū)哂芯W(wǎng)絡連接特性的終端設備進行遠程管理，使設備開發(fā)人員能夠在產(chǎn)品投放市場后在設備上添加新的功能，或是對設備上的軟件進行升級和維護。Java還使交叉開發(fā)更加容易。開發(fā)人員可以在沒有目標硬件環(huán)境的情況下，在PC上對應用進行開發(fā)調(diào)試。當具備目標平臺后，再通過網(wǎng)絡或其他方式把代碼加載到設備中去。（3）代碼的可重用性隨著嵌入式技術的成熟，嵌入式系統(tǒng)變得越來越龐大和復雜，使一個產(chǎn)品能夠重用另一個產(chǎn)品的部分組件甚至整個應用而不是完全重新開始設計就變得非常重要。Java環(huán)境則使組件能夠適應多種產(chǎn)品和軟硬件平臺，提高開發(fā)效率。

四、基于JAVA的無線數(shù)據(jù)應用解決方案

J2ME技術目前在手機行業(yè)取得了較大成功，已經(jīng)成為手機增值開發(fā)平臺的業(yè)界事實標準，它創(chuàng)造性解決了不同軟硬件平臺上統(tǒng)一應用開發(fā)的問題。把這個思路引入到工業(yè)控制無線數(shù)傳終端，具有廣闊的市場前景。在工業(yè)控制系統(tǒng)中利用J2ME技術，不但可以降低系統(tǒng)的開發(fā)難度、實現(xiàn)嵌入式環(huán)境中基于服務級的互操作，而且可使系統(tǒng)具有很好的靈活性和可靠性。使無線數(shù)傳終端實現(xiàn)了模塊化、構件化設計，大大提高了系統(tǒng)的可擴展性與可擴充性。JAVA嵌入式軟件具有標準的程序接口和協(xié)議，可解決應用互聯(lián)帶來的各種問題，消除不同軟件、硬件系統(tǒng)之間的異構問題，可支持各種通訊協(xié)議、各種通訊服務模式、傳輸各種數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式翻譯、流量控制、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮等；JAVA嵌入式軟件還可解決安全控制、并發(fā)控制、可靠性保證、效率保證等，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的有效共享，并能提供基于不同平臺的豐富的開發(fā)接口、支持流行的開發(fā)工具。在工業(yè)控制系統(tǒng)中使用J2ME技術的優(yōu)勢：提供了一種獨立于廠商的服務平臺，使得不同廠商的現(xiàn)場控制系統(tǒng)可以相互兼容。將工業(yè)控制系統(tǒng)中每個設備提供的功能都可以映射成J2ME服務，使其不僅可以被現(xiàn)場總線使用，而且還可以被支持J2ME的任何設備（如PDA）來訪問；簡化網(wǎng)絡編程，提高系統(tǒng)的安全性；將Java技術應用到無線數(shù)傳終端產(chǎn)品中主要具有以下幾個方面的好處：將Java技術應用到無線數(shù)傳終端產(chǎn)品中主要具有以下幾個方面的好處：可以容易地連接到Internet，這樣系統(tǒng)變成了開放的，提高了設備的可訪問性；使工業(yè)控制系統(tǒng)中的設備可以與家用消費電器和自動化設備通信，增強設備的功能。1、產(chǎn)品簡介基于JAVA的工業(yè)控制無線數(shù)傳終端是根據(jù)工業(yè)控制領域行業(yè)用戶需求特點專門設計開發(fā)的。具有良好的擴展性和可移植性。產(chǎn)品提供完整的PPP 協(xié)議及上層TCP/IP 協(xié)議，具有路由功能，提供100BaseT以太網(wǎng)接口、RS232、RS485等多種標準接口。產(chǎn)品具有性能高、體積小、供耗低、組網(wǎng)靈活、配置簡單、擴展性強的特點，支持實時數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控、營業(yè)網(wǎng)點接入等各種行業(yè)應用。可廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場控制、數(shù)據(jù)采集、交通監(jiān)控、遠程業(yè)務點接入等多種領域，也可以內(nèi)置于控制面板，智能儀表等設備中，充分滿足行業(yè)用戶開展無線數(shù)據(jù)應用的需求。無線數(shù)傳終端產(chǎn)品系列包括：（1）無線數(shù)傳終端內(nèi)建TCP/IP 功能及標準的串行端口功能，集成工業(yè)級GPRS/CDMA1X 模塊，并提供完備的電源系統(tǒng)，使用方便簡潔。GPRS 無線數(shù)傳終端CDMA1X 無線數(shù)傳終端（2）嵌入式開發(fā)板內(nèi)建TCP/IP功能及標準的串行端口功能，用戶可靈活選配GPRS/CDMA1X模塊，自定義產(chǎn)品尺寸。該嵌入式開發(fā)板便于二次開發(fā)和快速整合到用戶原有系統(tǒng)，并通過軟硬件整體解決方案滿足行業(yè)用戶快速開發(fā)無線網(wǎng)絡應用的需要。2、技術來源中聯(lián)科技開發(fā)的無線數(shù)傳終端產(chǎn)品核心技術來源于國家“863”計劃《無線移動自組織互聯(lián)網(wǎng)技術及實驗系統(tǒng)研制》技術成果，產(chǎn)品具有兩方面的核心技術：（1）具有完整的嵌入式TCP/IP協(xié)議和GPRS、CDMA公眾無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通信。（2）具有針對應用的J2ME開放開發(fā)平臺。目前，相關產(chǎn)品多集中在以PC機為架構擴展通信模塊，利用PC上的資源來完成相應工作的公用市場，其中代表性產(chǎn)品就是GPRS、CDMA無線上網(wǎng)卡。其特點是產(chǎn)品價格較高，同時應用對行業(yè)沒有深入滲透，難以形成行業(yè)規(guī)模產(chǎn)業(yè)。目前移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備處于一個新興的蓬勃發(fā)展階段，由于GPRS、CDMA公眾無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡采用TCP/IP 技術，因此相應的行業(yè)工控終端首先要解決TCP/IP 相關技術的長期積累。國內(nèi)目前的技術方案多采用傳統(tǒng)8051單片機增加簡單的PPP協(xié)議來實現(xiàn)，而我們開發(fā)的無線數(shù)傳終端產(chǎn)品是在已成熟的寬帶路由器和SNMP 網(wǎng)管設備等產(chǎn)品的基礎上發(fā)展起來的全新系列產(chǎn)品，硬件采用全新的ARM7 32位嵌入式RISC CPU，處理能力及系統(tǒng)資源提高10倍以上；軟件上采用完整的嵌入式OS及TCP/IP協(xié)議包，整體方案具有如下技術優(yōu)勢：（1）完整TCP/IP協(xié)議，具有100BaseT網(wǎng)絡接口及完整的IP 路由功能。（2）針對應用具有TCP 可靠連接方式，專為金融交易應用而設計。（3）內(nèi)嵌WEB Server 配置方式，方便直觀。（4）支持TELNET、SNMP等網(wǎng)絡管理功能，適合行業(yè)應用。（5）支持遠程維護，具有遠程配置、遠程升級和重啟動的功能。目前公司在嵌入式TCP/IP技術、產(chǎn)品及市場方面都取得了較大成功。3、產(chǎn)品結(jié)構和工作原理產(chǎn)品以32位嵌入式處理器為核心，可對數(shù)據(jù)進行處理，采用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)，支持協(xié)議轉(zhuǎn)換和透明數(shù)據(jù)傳輸，可提供各種應用定制的嵌入式軟件的代碼空間，根據(jù)具體設備應用，可在嵌入式專用處理器上開發(fā)新軟件，還可提供定制的中心主機軟件。系統(tǒng)從硬件上主要分為電源、移動通信模塊、嵌入式RISC CPU、存儲系統(tǒng)和邏輯控制電路、接口驅(qū)動電路等五個部分，如圖所示。接口驅(qū)動支持同步和異步通信，采用和集成第三方的移動通信模塊。圖1:系統(tǒng)結(jié)構示意圖系統(tǒng)軟件包括實時操作系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧、數(shù)據(jù)加密、串行數(shù)據(jù)流到TCP/IP的協(xié)議轉(zhuǎn)換、接口驅(qū)動程序等。4、產(chǎn)品功能特點（1）多媒體數(shù)據(jù)處理功能無線數(shù)傳終端集現(xiàn)場圖像監(jiān)視，現(xiàn)場聲音監(jiān)聽和數(shù)據(jù)采集傳輸多媒體監(jiān)控功能于一體。設備集成視頻頻編碼壓縮功能，支持M-JPEG或MPEG-4的編解碼技術進行視頻編解碼，可以串口外接攝像頭，能夠隨時隨地拍攝照片，完成實時視頻信號的壓縮、語音信號和數(shù)據(jù)的編碼，并經(jīng)過設備打包傳送到遠端的監(jiān)控中心，為用戶提供高質(zhì)量的實時圖像，可以廣泛應用于變電站、郵電、石油、水利等系統(tǒng)的無人值守機房及其它環(huán)境監(jiān)控。（2）支持協(xié)議轉(zhuǎn)換與透明傳輸透明傳輸模式是工業(yè)控制領域適用范圍最廣、通用性最強的一種工作模式。在透明傳輸模式下，設備與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸采用TCP 連接方式，不解析從串口收到的任何數(shù)據(jù)，直接將數(shù)據(jù)作為TCP 或UDP 的數(shù)據(jù)進行打包發(fā)送，而對具體數(shù)據(jù)的解析分別由后端數(shù)據(jù)采集終端設備和前端數(shù)據(jù)中心的相關服務器進行處理。同時，為了滿足SCADA 系統(tǒng)要求，設備也可配置命令串反向控制數(shù)據(jù)采集設備，按用戶所需改變數(shù)據(jù)采集設備的工作方式；定義數(shù)據(jù)成幀的方式，即設備直接將數(shù)據(jù)按要求的格式封裝成規(guī)定的幀，然后通過TCP/UDP傳送到上位機。數(shù)字設備分為支持TCP/IP的設備和非TCP/IP設備兩大類。TCP/IP設備包括采用Windows 系列操作系統(tǒng)的 PC、筆記本電腦和采用嵌入式操作系統(tǒng)的 PDA；而傳統(tǒng)的工業(yè)控制設備主要是非TCP/IP設備，如RS-232、RS-422、RS-485、CNC、PLC 串行設備或模擬傳感器設備。移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡底層使用的通信協(xié)議是TCP/IP，而傳統(tǒng)的工業(yè)控制設備不支持TCP/IP協(xié)議。工業(yè)控制系統(tǒng)中通常采用實時、可靠的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，如CAN、TTP等，這些工業(yè)控制底層的通信協(xié)議也不支持TCP/IP。因此，來自這些工業(yè)控制設備的數(shù)據(jù)，只有通過適當?shù)膮f(xié)議轉(zhuǎn)換，才可以實現(xiàn)與TCP/IP 網(wǎng)絡的連接。 項目開發(fā)具有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧。用戶上位系統(tǒng)向無線數(shù)傳終端發(fā)送工作指令和數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)經(jīng)由嵌入式TCP/IP協(xié)議棧進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，打成IP數(shù)據(jù)包，再以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。嵌入式TCP/IP協(xié)議棧使用戶可在缺少TCP/IP協(xié)議棧功能的工業(yè)控制設備（如單片機、可編程控制器PLC）通過PPP、FTP、TelNet、Direct Socket、SerialNet、E-Mail等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。（4）支持金融卡信息交換格式標準（ISO8583）ISO8583 是POS 機或ATM 柜員機等金融設備常用的一個標準，它定義了數(shù)據(jù)的封裝格式等。在8583應用模式下，無線數(shù)傳終端與后端終端設備遵循一致的消息格式定義方式，IP 數(shù)據(jù)終端 解析串口收到的消息，并按照約定的命令格式識別消息，檢查校驗和提取消息字段中特定的命令字，執(zhí)行相關操作，完成一次完整的命令處理。設備工作在在8583 模式下，設備按照約定執(zhí)行相關操作，包括：網(wǎng)絡配置、建立TCP連接、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)等，提取8583格式封裝的業(yè)務數(shù)據(jù)，并進行相應的傳輸，可以保證金融終端設備與數(shù)據(jù)中心間數(shù)據(jù)交互的完整性，能夠滿足工控、金融等行業(yè)的需求。（5）支持路由功能設備通過以太口可與多個工業(yè)控制設備相連，提供無線路由功能，讓物理位置比較近的多個終端同時連接上無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)終端設備與數(shù)據(jù)中心的雙向數(shù)據(jù)傳輸。在此模式下，設備完成以太接口所連局域網(wǎng)到無線網(wǎng)絡之間的NAT 路由。而設備的串口用作控制臺配置接口，設備對串口接收到的數(shù)據(jù)作為標準的控制臺命令處理，實現(xiàn)對IP 數(shù)據(jù)終端的配置管理。（6）提供AT 擴展命令集很多工業(yè)控制產(chǎn)品直接輸出AT 命令，控制外接設備。無線數(shù)傳終端作為一個帶TCP/IP 功能的擴展數(shù)據(jù)終端，從串口接收數(shù)據(jù)終端發(fā)來的類AT 命令，并執(zhí)行相應的操作。無線數(shù)傳終端支持所有標準的AT命令，主要用于控制數(shù)據(jù)通信模塊；同時IP 數(shù)據(jù)終端還根據(jù)應用擴展實現(xiàn)了以下命令：設置數(shù)據(jù)通信參數(shù)、激活/斷開數(shù)據(jù)通信連接、發(fā)送/接收短消息、激活/終止TCP連接、發(fā)送/接收TCP報文、發(fā)送/接收UDP報文等。AT擴展命令還可根據(jù)用戶的需求進行定制。（7）提供多種標準通信接口提供100BaseT以太網(wǎng)接口、PCMCIA、RS232、USB、RS485等多種標準接口，同時開發(fā)相應的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件，以適應工業(yè)控制設備及實驗現(xiàn)場儀器分布式處理結(jié)構網(wǎng)絡連接的需要。（8）采用嵌入式高性能處理器為了支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務，采用處理能力強大32位的嵌入式處理器，提供強大的處理能力，并能夠滿足未來應用功能的升級。同時采用實時多任務編程技術和交叉開發(fā)工具技術來控制功能復雜性，簡化應用程序設計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。（9）小尺寸、微功耗和低成本通過選用最佳的編程模型和不斷改進算法，采用Java編程模式，優(yōu)化編譯器性能，滿足小尺寸、微功耗和低成本的特性。5、產(chǎn)品技術指標支持CDMA1X/GPRS移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡支持多媒體數(shù)字功能，提供圖片采集及遠程傳輸功能內(nèi)嵌32 位嵌入式CPU，實現(xiàn)TCP/IP通訊協(xié)議棧內(nèi)嵌Watchdog芯片提供實時時鐘自動重新聯(lián)網(wǎng)功能透明數(shù)據(jù)傳輸遵循特定通訊協(xié)議與后端下位機交互，并提取傳輸內(nèi)容，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸提供儀器、終端設備的反向控制提供TCP、UDP通訊協(xié)議來傳輸資料，并對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅苓M行優(yōu)化提供短消息備份功能，保證關鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詢?nèi)嵌以太接口，可為終端設備提供以太網(wǎng)接入或轉(zhuǎn)接獨特的無線路由功能，解決分布密度高的集群終端設備同時接入CDMA1X無線網(wǎng)絡的問題提供基于Web的圖形化配置方式支持本地和遠程升級

五、市場應用前景

近年來隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各行各業(yè)的信息化建設工作不斷深入擴展，其中工業(yè)遠程監(jiān)控領域也出現(xiàn)了新的發(fā)展機會。為提高行業(yè)生產(chǎn)效率及監(jiān)管力度，特別在以電力、石油為主的能源行業(yè)及水網(wǎng)、環(huán)保等城市公用事業(yè)部門對遠程監(jiān)測監(jiān)控提出了新的要求：（1）要求被監(jiān)測的數(shù)量點增大（2）要求監(jiān)測的數(shù)據(jù)快速及時（3）單點監(jiān)測綜合成本較低，便于規(guī)模推應用過去工控監(jiān)控領域的遠程傳送多采用有線電話、數(shù)傳電臺、微波等自己的專網(wǎng)方式來實現(xiàn)，存在投入大，分布廣，維護難，單點成本高等缺點，所以較長時間無法規(guī)模批量使用，并且行業(yè)特點差異較大，行業(yè)之間設備相對封閉獨立，難以形成規(guī)模效益。最近兩年來中國移動的GPRS和中國聯(lián)通的CDMA1X公眾無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的出現(xiàn)，改變了過去行業(yè)自己建設維護專網(wǎng)的諸多缺點，為工控領域的監(jiān)測監(jiān)控提供了全新的遠程通信模式，目前已經(jīng)被眾多工控行業(yè)所認識。由于工控行業(yè)的領域不同，前端相應的采集設備及控制設備千差萬別，采用的技術方案及技術標準多種多樣，由于它們以前只是和自己所構建配套的專網(wǎng)通信，一般不存在通信的技術障礙。但現(xiàn)在要將各種不同標準的工業(yè)前端設備如何快速方便接入到具有標準TCP/IP協(xié)議的GPRS、CDMA公眾無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，這就是本項目要解決的中心課題?；贘2ME的工業(yè)控制無線數(shù)傳終端支持多媒體數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換。在硬件上一方面具有豐富多樣的本地工控前端設備接口，另外一方面具有可置換的GPRS、CDMA通信模塊；在軟件上一方面具有完整的TCP/IP協(xié)議能夠和公眾無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡無縫連接，另一方面在應用編程上創(chuàng)新引入JAVA的“一次編程，到處可用”的應用開放平臺，為多種工業(yè)應用提供了統(tǒng)一的綜合軟硬件解決方案，具有廣闊的市場前景。

六、典型應用領域

移動數(shù)據(jù)通信正逐步進入傳統(tǒng)的工業(yè)控制領域。利用移動數(shù)據(jù)通信技術可以為工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)搭建遠程數(shù)據(jù)傳輸平臺。無線數(shù)傳終端利用最新的移動通信網(wǎng)絡作為傳輸介質(zhì)，可以與眾多的RTU終端、DTU終端、PLC終端、單片機終端、工控機、GPS車載定位儀、儀器儀表、POS終端等工業(yè)控制設備無縫連接。各種遠程工業(yè)控制設備通過移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接到數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)實時瀏覽溫度，設置點，報警或者其他監(jiān)控功能，并使數(shù)據(jù)采樣更加實時準確，用戶可以在異地遠程控制監(jiān)控設備，使工業(yè)控制更加高效率，有助于實現(xiàn)行業(yè)管理現(xiàn)代化、數(shù)據(jù)采集自動化等目標。工業(yè)控制無線數(shù)傳終端產(chǎn)品具有支持多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，不僅能滿足工業(yè)遙控、遙調(diào)、遙測、遙信功能，而且還能實現(xiàn)對工控現(xiàn)場遠程圖像實時監(jiān)控，即“遙視”功能，可集中管理各工業(yè)控制設備的工作狀態(tài)，滿足工業(yè)控制自動化發(fā)展的要求。設備能夠應用在電力、自來水、天然氣等領域表計的計量，還可實現(xiàn)自動測量讀取、自動計量發(fā)送、遠程信息處理、遠程設備監(jiān)控，以及安防、車輛調(diào)度、公眾流量業(yè)務、工業(yè)處理自動化等任何需要統(tǒng)一管理服務終端的應用方案中，可廣泛用于金融、保險、證券、商業(yè)、公安、多媒體通信、稅務、氣象、石油等行業(yè)。例如，在環(huán)保系統(tǒng)中，常常需要對眾多的污染排放點進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。利用GPRS網(wǎng)絡進行無線數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇的通信手段亮點之一。污染監(jiān)測設備將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息，通過GPRS網(wǎng)絡，及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)察部門，可以實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，大大提高了工作效率，為環(huán)境保護提供了嶄新方式。無線數(shù)傳終端在環(huán)保系統(tǒng)的應用無線數(shù)傳終端在工業(yè)控制領域的主要應用有：（1）城市配電網(wǎng)系統(tǒng)與自動化抄表、變電站設備監(jiān)測（2）自來水、煤氣管道、閘門、泵站與水廠監(jiān)控（3）供熱系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護級（4）環(huán)境保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集（5）三防與水文監(jiān)測（6）氣象數(shù)據(jù)采集（7）無人值守如倉庫監(jiān)控（8）無人值守站機房監(jiān)控和遠程維護（如移動基站、微波、光纖中繼站等）。