多点对单点变电站自动化控制蓝牙解决方案

引言

蓝牙技术是用微波无线通讯技巧代替数据电缆来完成点对点或点对多点短间隔通信的一种新型无线通信技巧。应用蓝牙，可以将须要数据和语音通讯的各个装备之间连成一个PICONET网(即微微网)，或将几个PICONET网进一步互连，组成一个更大的 SCATTERNET网(即散布式网络)。

在产业现场中，短程的无线连接有着普遍的运用需求，但一直没有一个很好的解决计划。红外无线连接，由于间隔太短，且必需在同一直线上，中间不能有任何障碍物等不足，而限制了它的应用。将蓝牙技巧运用于产业控制现场，用微波代替红外，既战胜了红外毛病，又下降了施工的难度和建设本钱，是一种有发明性的假想。下面我们就变电站主动化掌握方面的现状，探讨引进蓝牙的可行性。

在变电站现场中，最下层是进行丈量、转换和控制的仪表。它们采集各个变压器的数据，返回上位机进行处置，或接受上位机发送来的控制命令和控制参数。目前这些数据通信是由串口(RS232或RS245接口)通信实现的。但其麻烦的走线以及抵御恶劣环境、电磁和无线电干扰所须要的物理维护和电磁屏蔽带来的诸多不便，使得产业环境中请求长时光、持续、可靠、完全地传送数据不能得到保证。对于这种多点对单点的数据通信网，完整可以用蓝牙PICONET网来调换。其长处表示在：

①代替了大批短程连接所用的电缆，尤其是电缆无法达到的处所，蓝牙具有更大的上风;

②以前的利用程序可以不做任何或很小的修正，升级本钱小;

③下降变电站建造成本，这也是蓝牙技术的一个明显特色;

④由于蓝牙设备本身的功耗十分小(最大不过100mW)，因此蓝牙设备的射频不会对其它装备造成影响。

1 BC01芯片和开发工具BLUELAB先容

BC01(BlueCore01)是CSR(Cambridge Silicon Radio)公司设计的一款单片蓝牙产品。它集无线装备、微处置器及其带电路于一体，采取尺度的0.35μm的CMOS工艺。通过外围的存有蓝牙协议的 Flash ROM，可供给完整兼容的数据和语音通信。经过优化设计，所需的外部RF元件很少，容许主板的快速设计，因此能以最低的本钱，实现最短的产品面市时光。

其重要特色如下：

①符合BluetoothV1.1规范;

②带有USB和UART主接口;

③可编程的PCM接口，支持13-Bit 8kss -1双向串行的同步语音传输;

④内含的数字转换器，可进行线性PCM(脉冲编码调制)、A律PCM、μ律PCM和CBSD(持续变更斜率增量调制)间的相互转换，编解符合高至HCI层的蓝牙把持协定;

⑤采取3.15V单电源供电，支撑PART、SNIFF、HOLD多种节电模式;

⑥支撑所有的包类型以及多达7个从设备的微微网(Piconet);

⑦芯片内含链路节制、链路治理、HCI以及可选的L2CAP、RFCOMM、SDP等多层软件协议栈，可以直接应用;

⑧提供VM(Virtual Machine)机制。内嵌16位的RISC微处理器，运行协议栈的同时还可以运行下载到Flash ROM中的用户程序，实现真正意义上的单芯片。其结构框图如图1所示。

Bluelab是专门针对BlueCore的仿真开发体系，它在PC上模仿 BlueCore01的环境，从而便利开发基于BlueCore01上运行的利用程序。它包含了Compiler、Emulator/Debugger、 Documentation以及一些源代码例子。Bluelab还供给了蓝牙协议栈BlueStack，支撑SDP、L2CAP和RFCOMM等高层协定。用户可以通过UART/USB接口来调用BlueStack，也可以通过虚拟机(VM)来拜访BlueStack。

2 系统方案设计

全部体系分为前端数据采集和PC端数据治理两大部分。

由于BC01内部资源及引脚有限，因此前真个数据采集和把持由单片机80C196来完成，其串口与BC01的串口衔接，BC01作为一个数据传送通道。这样做的长处是：不须要修改本来的程序，便于对基于RS232、RS245构造的老体系进行改革。变压器上的高电压大电流首先要改变成可供采集的安全电压(0～5V)，经A/D变换后由16位的单片机80C196读进，进行相应的盘算处置后，送进 BC01。BC01将数据打包后，通过与MASTER树立的空中衔接发送PC。同时，BC01也会接受PC发来的节制命令，送至单片机，由单片机剖析后掌握相应的闸刀做出动作。

连接PC的BC01作为主机，它会主动搜索其查询范畴内的蓝牙设备，将所查询到的蓝牙设备作为从机参加PICONET网。由于每块从机都有唯一的BD_ADDR(Bluetooth Device address)，因此，主机可以区分辨认每一个从机并对其进行掌握。

3 软件结构

软件设计是基于L2CAP层进行开发的，从机功效是接收主机的查询、衔接恳求，或者询到已存在的PICONET后，将自己参加PICONET。从机的功效简略，全体程序代码可以放在BC01的Flash ROM中运行。主机由于要负责治理全部PICONET，并对各个从机进行把持和管理，这使BC01供给的资源已不能满足。因此将L2CAP协定层以上的软件放在PC上运行，并通过HCI接口与PC通讯。

结语

在变电站现场，中心节制室与各个变压器的间隔100m以内。目前大功率的蓝牙芯片已经可以到达100m的笼罩范畴，完整满足实际运用。此套计划的试验室联机调试已经完成，到达初步设计请求。下一步是将此套计划利用到实际的变电站现场，进行现场调试，对系统进一步完美。