基于红外通信的无线传感节点在漏缆检测中的应用

陈清明

摘 要：漏缆检测是通信行业中一项重要的检测技术，随着科技的不断进步，检测技术越来越先进，而且准确性越来越高，本文对基于红外通信的无线传感节点技术在漏缆检测中的应用情况进行了介绍。应用这项先进的技术，可以解决漏缆检测中存在的干扰问题，而且降低了应用的成本，提高了检测数据的可靠性，将其应用在通信网络的检测系统中，有效提高了磁区的性能，可以在漏泄电缆自动检测系统中大力推广。

关键词：红外通信；无线传感；漏缆检测；应用

漏缆检测是对漏泄的电缆在传输过程中产生的电磁波进行检测，由于漏缆辐射具有不确定性，为了保证通信系统稳定的运行，相关工作人员需要建立漏泄电缆耦合损耗自动检测系统。传统的检测设备操作比较复杂，而且应用的成本较高，本文介绍的基于红外通信的无线传感节点技术，可以改善传统技术存在的问题，是一种超低功耗的无线传感节点，具有保证稳定性、降低成本等优点，下面笔者对基于红外通信的无线传感节点在漏缆检测中的应用情况进行简单介绍。

1 漏泄电缆检测系统

漏泄电缆是指发生耦合损耗的通信电缆，这种损耗也是漏泄电缆与外界缓解发生耦合的强度参数。在通信系统中，电缆的长度一般是检测频率下波长的十倍，而且工作人员需要保证电缆有足够的长度，按照分辨率的标准对耦合损耗进行多次测量，这项检测工作无法靠人工单独完成，必须借助精确的计算机技术以及自动测量系统。检测系统的总体结构如图1所示，结合检测软件，可以将控制中心发送的命令传送到红外网络中，然后将命令进行分解，分别传送给主控器与EMI测试仪，主控器会将相关数据传送给车载ΜC，再利用红外通信网络传回控制中心。

图1 检测系统总体结构

为了保证系统正常运行，通信链路比较具有较高的反复利用率，还要保证铺设的方便性，传输的速度不能低于115200bit/s，通信误码率不能大于2%。另外，泄露电缆辐射电磁信号不能产生干扰。

2 红外无线传感通信网络设计

2.1 红外通信原理

红外通信是利用红外光进行通信的一种空间通信方式。将所需传输的数据编码后，通过控制红外发光管闪烁完成电/光转换，再利用红外光接收器接收红外光，输出电信号，完成光/电转换。为了提高数据的可靠性，通常对传输数据进行编码，采用IrDA协议大大降低了误码率。IrDRl.1协议器件物理层框图如图2所示。

IrDA1.1标准，即高速红外，简称为FIR。与慢速红速SIR相比，由十FIR不再依托UART，其最高通讯速率可达到4Mbit/s，在物理层之上的IrLAΜ（Link Access Μrotocol）层要求所有的红外连接以9.6kbit/s的速率（3/16调制）建立起始连接，这样也保证了4Mbit/s的设备可以与仅支持9.6kbit/s的低速设备相通信，即保证向后可兼容。

2.2 红外通信节点的硬件设计

首先，漏泄电缆检测系统数据通信要求最大速率为115 200bit/s，且通信节点具备低功耗功能，待机电流小于1μA且支持红外通信，鉴十此节点处理器选择Cypress公司生产的PSoC4200系列单片机CY8 C4245 AXI。片上可编程系统内置放大器、滤波器等模拟资源，且有12 bit AD转换器、SPI， RS232等数字资源，大大提高了开发进度并且降低成本。44脚芯片提供两个RS232接口，同时一支持IrDA协议。在本设计中，一个用来作为红外通信口，一个作为485联网通信口。超低功耗待机电流50nA，且快速唤醒时一间小于5μs。其次，红外收发器件采用Vishay生产的低功耗FIR器件TFDU6103，最高传输速率达到4Mbit/s。内置红外调制与解调电路，相比较而言传统的光电对管需要相应的调制解调电路，并且不能支持高速率的连续数据发送，在本设计中采用一体式的红外通信模块，与PSoC4串口连接，提供土作使能端口。

3 检测系统软件设计

3.1 红外通信网络软件设计

采用红外通信的无线传感技术，需要降低通信网络系统运行的功耗，而且在通信区外的红外节点应保证处于睡眠状态，在传输数据时迅速进入清醒状态。在红外通信网络中，数据可分为控制命令与测试数据两种，控制命令主要是通过远程控制中心发出的，利用红外网络对命令进行分解，然后再传回控制中心。红外节点工作流程可分为车载红外节点与陆地红外节点两种，上传数据测试得到的数据格式见表1。

表1 红外上传数据表

3.2 上位机软件设计

远程控制中心是基十LabVIEW的人机界面，通过红外网络与测试端连接。运界面主要分为任务管理区、参数配置区、图形绘制区、土程车控制区及状态显示区。软件接收测试数据，并实时一绘制功率谱及显示土作状态。测试任务结束后保存数据并可生成通用报表文件。

4 基于红外通信的无线传感节点在漏缆检测中应用的优势

4.1 红外通信测试

在本次测试中，选择了两个红外节点，在漏泄电缆测试环境中，对误码率数据进行了记录，基于红外节点的检测技术得到的数据显示稳定性较高，测距误差较小，而且满足了系统对数据传输安全的要求，所以，漏缆检测系统中可以采用基于红外通信的无线传感节点。

4.2 漏缆自动检测上位机通信测试

通过上位机接收EMI测试的数据表明，红外节点网络铺设在通信系统中，可以准确、可靠的完成漏泄电缆检测任务，这种通信节点不但所占体积比较小，而且纽扣电池的供电性比较好，还具有较高的稳定性，与传统的通信技术相比，产生的干扰大大降低了，而且网络铺设也较为简单，可以反复利用设备，降低了功耗与能耗，具有节能的效果。

结束语

通过实验与对比可以看出，基于红外通信的无线传感节点在漏缆检测中发挥着重要的作用，其可以避免电磁信号检测产生的干扰，有效保证了实验数据的可靠性。传统检测系统铺设较为复杂，而且应用的成本比较高，采用基于红外节点的网络，利用远程监控技术，有效提高了设备的利用率，而且降低了应用的成本。通过大量实验可以证明，红外通信网络具有较高的安全性，而且实现了低功耗运行，在漏泄电缆检测中有着良好的应用前景，可以在通信领域大力推广这项检测技术。

参考文献

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