航空维修数据的远程传输

航空维修数据的远程传输（共7篇）

篇1：航空维修数据的远程传输

航空维修数据的远程传输

就某种意义而言,虽拥有先进的IT设备,但现代飞机可谓是地球上最与世隔绝的.航空公司所拥有的.这些最重要、最昂贵的设备也是最离散、最缺乏综合性的.

作 者：宋维嘉  作者单位：北京交通大学 刊 名：航空维修与工程  PKU英文刊名：AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING 年，卷(期)： “”(3) 分类号：V2 关键词： 

篇2：航空维修数据的远程传输

航空电子综合化数据传输网络建模方法研究

采用Petri网理论对航空电子综合化数据传输网络系统的建模方法进行研究.通过对研究对象的基本假设、研究对象与Petri网理论之间的关系,给出了航空电子综合化数据传输网络系统的Petri网模型.

作 者：吴勇 宋海浪 陈铭 朱建民 宋巍 Wu Yong Song Hailang Chen Ming Zhu Jianmin Song Wei 作者单位：西北工业大学605教研室,西安,710072刊 名：系统工程与电子技术 ISTIC EI PKU英文刊名：SYSTEMS ENGINEERING AND ELECTRONICS年，卷(期)：21(10)分类号：V57关键词：航空综合电子设备 数据传输 网络 模型设计

篇3：对远程数据传输中数据规范的分析

为了解决多个系统数据共用的问题, 我们必须对传输数据进行规范、进行分类, 对传输方式方法进行统一, 对数据接收处理、同步、转发进行规范, 制定一套全方位的数据规范。但这一数据规范能适应快速发展的需要吗?能解决所有系统数据共享共用的问题吗?

远程数据传输技术从传输的角度分实时传输部分和定时传输部分, 其中实时传输部分是指每分钟每秒钟都在传输的工程施工信息, 主要包括工程各种参数 (如:井深、钻时、钻速、大钩负荷、悬重、钻盘转速、扭矩、泵冲、泵压、立管压力等) 和气测泥浆参数 (如:泥浆出入口温度、泥浆出入口密度、泥浆出入口电导率、气体全量、气体组分等) ;其中定时传输部分是指工况信息、部分地质资料、地化信息等) 。

远程数据传输技术的核心是传输、接收和应用, 其中传输指的就是待传数据的提取、组织。由于数据源的不同, 提取数据的方式也是多种多样, 只要提取的数据准确, 快捷就可以, 这里不做具体介绍。这里主要介绍数据的组织, 首先要把待传数据组成一条信息即一条记录, 这条记录要具有记录的起始字段、属性字段、信息字段、结束标记, 如下图:

其中属性字段1到属性字段n代表的是整个记录的属性, 其中必须包括记录长度、传输属性、加密属性、参数数量、接收属性等信息。根据实际情况, 记录可以采取定长和动态两种方式。传输属性应该包括 (实时、定时、首次、修改、追加) 等信息。接收属性应该包括数据存放方式、地点、转发的信息。数据信息是传输的中心, 它应该包括多个信息字段, 并且这些多个字段中至少有一个索引字段 (如时间、工程井深、迟到井深等) , 其中每个数据字段的又应用该包含 (数据字段名、数据属性、数据内容) 等信息。

综合记录属性字段、数据信息字段 (数据字段名、数据属性、数据内容) 对数据进行组织, 有以下几种组织方式:

1.明码记录:这种记录的记录长度不固定, 数据内容如不加密则是文本信息, 数据信息字段结构简单, 每一个参数后面跟随一个数据, 这种方式组织明了, 接收整理也方便, 形成的数据流举例如下:起始字段、索引字段1 (井名) 、索引字段2 (时间) 、加密属性 (无) 、存储属性 (实时库) 、数据信息 (井名-实际值、时间-实际值、井深-实际值、······、钻压-实际值、扭矩-实际值) 、结束标志。这种方式除起始字段和结束标志外, 其它参数项可以按一定规律或变化等元因随机组织, 该记录没用数据提示较多, 加大数据传输的负担, 并且必须统一数据提示标志, 如数据提示标志发生异常, 则很难处理。

2.属性编码记录:这种记录就是把明码记录的字段提示变成编码提示, 这就需要传输组织端和接收处理端使用代码提示, 如井名的代码在编码中为200, 则明码记录中的井名已经在组织时变成了200, 形成的数据流举例如下:起始字段, (100、具体井名) , (102, 具体时间) , (190, 0) , (195, 实时库) , (200, 具体井名) , (201, 具体时间) , (202, 具体井深) , ·····, (204, 钻压实际值) , (217, 扭矩实际值) , 结束标志。这种方式与明码记录区别就是使用了属性编码, 记录长度有所减少, 但数据组织与数据接收处理必须使用属性编码。

3.定长定位编码记录:这种记录就是把记录的大小、参数的位置、记录的属性全部用编码表示, 记录组织、传输、接收、处理的信息全部在记录属性编码里, 由于记录的属性并不多, 所以一般不用记录属性编码字典文件, 而是直接蕴含在程序的条件选择里, 这种方式是现在用的最多的一种, 形成的数据流举例如下:起始字段, 具体井名, 具体时间, 0, 实时库, 具体井名, 具体时间, 具体井深, ·····, 钻压实际值, 扭矩实际值, 结束标志。这种方式固定了记录的长度, 不适于参数的加减, 由于没有编码引领, 参数实际代表意义很不明确, 但这种方式记录短小, 接收处理固化, 不适用于其它系统的调用, 这是造成各种专家系统不能兼容的关键。

4.单参数索引记录:这种记录就是把每个参数的一次变化形成一个编码记录, 记录组织、传输以单一参数变化为基础, 接收、处理的信息以索引为基础, 这样能形成单一参数传输记录, 该记录便于传输和接收, 具有较大的共享行和可处理性。具体形成的数据流如下:起始字段、加密属性、具体井名、索引字段编码、索引字段值、参数代码、参数具体值、结束标志。这样形成的记录特别便于接收和接收后的处理, 特别对于地质资料、地化资料的传输接收有明显优势。举例说明如下:

例1:起始字段、0、查44井、101、2157.32、204、150、结束标志。查找代码表, 101为工程井深, 204为钻压, 那么上个记录的意义就是“查44井2157.32米的钻压为150KN, 根据代码表属性把其存入工程井深库。

例2:起始字段、0、查44井、103、2154.00、408、‘灰黑色泥质粉砂岩’、结束标志。查找代码表, 103为迟到井深, 408为岩性, 那么上个记录的意义就是“查44井2154.00米的岩性为‘灰黑色泥质粉砂岩’, 根据代码表属性把其存入迟到井深库。

这里我们提到一个代码表存储属性, 代码存储属性是接收端根据接收参数的属性独立编制的, 它与传输端无关, 这样就决定了接收与发送的独立性。

这几种记录的数据接收、处理是有明显区别的, 其中明码记录、属性编码记录、定长定位编码记录的接收和处理是由存储属性决定的, 存储属性在发送时已经确定, 它的数据长短、参数多少、参数编排序列都已确定, 这种确定就决定了接收端的固定性, 也就是说只有自己的接收软件才可以接收, 这就极大地限制了接收数据的应用, 使应用范围局限在接收软件允许的范围内。

单参数索引记录的参数存储是由代码存储属性决定的, 而代码存储属性是由接收系统特性决定的, 自己的接收系统把接收到的数据存储到自己的某个数据表里, 这样就把接收数据与发送数据的固化模式打破, 可以轻松应用其它系统的传输数据, 达到多家软件公司数据共享应用的难题。例如:“综合事故预报系统”接收的泥浆参数存放在自己的时间数据库里, 以便于自己对工程事故预报的实时性;“快速综合解释系统”又会把泥浆参数存放在自己迟到井深数据库里, 便于自己快速解释评价底层;而“水平井导向系统”会把其遗弃而不存储。

单参数索引记录的参数存储属性可以是单一的, 根据需要也可以编制复合型的, 如:可以把参数钻时的存储属性定义为工程整米数据库和迟到井深数据库, 这样接收软件就会把接收到的钻时信息存储到程整米数据库和迟到井深数据库。

单参数索引记录的灵活接收存储的方法还必须与发送端使用统一编码表, 在统一编码表的基础上制定自己的存储代码属性而已, 各系统根据自己的代码存储属性进行存储, 而不必影响其它系统, 这种代码属性的独立应用是系统达到数据共用的目的。

为了保障数据的安全性, 每个记录都预留了数据加密属性, 根据数据加密属性的约定, 传输端给待传数据加密, 接收端根据数据加密属性对数据进行解密。加密属性可以不包含在每条记录里, 该属性可以提前到接收端第一次申请连接时, 在某一连接接入后直接解析出加密属性, 这一加密属性就一直延续使用, 直到该传输连接掉线或人为干预其从新启动重连。加密属性是应用方为了保障传输数据的安全性设立的, 它可以是传输端与发送端事先预约好的, 也可以是使用方自己根据需要设定的特殊方法函数, 也可以是事先约定与用户设定相结合。数据加密属性仅对系统使用方负责, 使用方根据自己的需要设定独立的加密函数。程序设计方在程序完成后已经不清楚使用方采取的加密属性, 这样能保障数据的安全性。

总之, 在数据安全的前提下, 根据数据使用控制方的安全授权, 使用上文提到的“单参数索引记录”数据规范方法, 可以很容易地达到多系统的数据共享应用, 避免了雷同专家系统的重复开发, 能有效地解决数据规范的制定和数据共享应用的问题。

参考文献

[1]国家知识产权局专家编写组。《数据传输电路制作方法, 加工技术》, 知识产权出版社, 2011。

篇4：监控电网数据传输与航空设备等

实际上，这种技术是一种经过伪装的无线连接。而家庭中的供电线路则由数个回路组成，大多数为每层两组，其中一组负责所有插座线路，而另一组则负责照明线路。

Devolo的电力网络专家Peter Huddlestone确认了这一事实：在两个回路之间的连接实际上就是一种无线连接，“两个回路之间的距离必须要保持在1米之内才能够正常工作。”

BBC研发试验室的无线电干扰专家Jonathan Stott则提出了置疑，他认为，在无线电射频由一端发射，经由另一端接收的过程中，无线电也就成为了一个直接连接中的一部分。

这种设备成功通过了欧共体有关无线电干扰的条例，而经销商也有信心能够说服那些初级用户、商业用户和BBC等媒体。不过Stott表示，欧共体的相关条例中忽略了一个问题，那就是如果在城市中出现大量的这类设备，由于空中没有任何障碍物能够屏蔽或是阻挡这些信号的发射，他担心路过这些城市的飞机会受到严重的干扰。

为航空安全负责的组织机构Civil Aviation Authority发表了一个声明，在声明中提到，他们已经意识到了通过电网传输数据的设备所可能造成的危害，并且已经开始实地的监控与测试，不过他们也补充道：“除非有明确的结果证明这种危害真实存在，否则我们将不会进行任何干预。”

黑客创造MacPC

黑客们宣布他们已经能够在一台非苹果PC上运行即将发布的基于英特尔芯片的Mac OS X操作系统，并且在某些PC上运行的时候表现出的性能还要优于Mac G5。

在今年的早些时候，苹果公司的首席执行官Steve Jobs曾对那些近乎疯狂反对Wintel的Mac狂热爱好者宣布，苹果将放弃PowerPC芯片，从而将其系统逐渐向x86 PC平台转变，这一说法不亚于在所有Apple支持者中投下了一颗重磅炸弹。

不过该公司似乎还将继续施行其硬件专有的产品策略，在过去的日子里，这一策略给予了苹果公司巨大的利润，而这利润同时来自于其硬件和软件产品，并且避免了对于Windows的兼容性需求（这也是Mac有关稳定性的良好声誉的原因）。但是这也直接导致苹果公司的计算机产品及外设的价格居高不下，Mac的市场一直无法做大。

从非官方的OSx86项目站点中我们得知，OSx86的一个针对开发者的版本将运行在经由TPM（Trusted Platform Module）芯片认证的苹果计算机上。

而据报道，最近出现了这一版本OSx86的盗版产品，能够避免TPM的检测，这个盗版系统已经被放置在了公众网的文件共享服务器上，据说已经能够在许多PC和笔记本电脑上成功运行。

尽管如此，一些关注事态发展的专家提出了自己的置疑，这些黑客盗版得过于简单，而Apple方面则好像显得有些神秘。不过，可以想象的是，如果Apple投入资金去建立另一个“Microsoft”，将硬件全权交由其它公司代庖，而自己专心致志地去做软件，完全可以成为世界上最大的计算机平台。他们认为，苹果有意将OSx86泄露给了PC用户，而后再声称放弃原来的专有策略，彻底开放硬件平台，如此一来，也不会伤害那些整天抱怨自己已经被卖给了英特尔的苹果狂热爱好者。

尽管这一说法有些过于曲折，但是一个事实勿庸置疑：在不久的将来，每一位PC用户都有机会在Windows和Mac OS之间做出选择，而微软也将面对一个强大的对手。

影像编辑，享受家庭剧院PC

ATI Technologies公司推出最新影像处理技术Avivo，大幅改善PC画面的逼真度。Avivo包括多项硬件与软件技术，能够改良影片撷取与播放的功能，并大幅改进影像质量。搭载Avivo技术的计算机提供比其它PC更精准的色调，能显示高于64倍的色彩，对于编辑相片与观赏影片而言是项非常重要的功能。此外，Avivo让PC游戏在任何屏幕上呈现更逼真的画面，使用者可享受更优异的游戏影像画质。ATI Technologies PC事业部资深副总裁Rick Bergman表示：“ATI的Avivo将如同高传真对电视掀起的风潮一般，为PC提供领先全球的影片与显示技术。ATI的Avivo将为所有编辑数字相片、享受家庭剧院PC、以及执行PC游戏的使用者带来无比的利益。”

Thecus YES Box N2100全新上市

10月12日，作为面向多媒体数据存储方案和无线城域网接入系统的宏普科技（Thecus）正式面向国内市场推出Thecus Y.E.S. Box N2100网络储存解决方案。Thecus Y.E.S. Box N2100支持Intel XScale 技术，并且是使用英特尔80219处理器的IP存储设备，其内部可安置两片3.5英寸硬盘，最大容量可以扩充至1000GB，同时支持Serial-ATA接口，还可以提供RAID0、RAID1和JBOD等多种模式。Thecus Y.E.S. Box N2100不但具备双Gigabit LAN的网络连结能力，机身前后还配备有3组USB2.0连接埠可用来连结移动硬盘。

明基发布7款投影机

篇5：烟气在线分析数据远程传输

公司自备电厂燃煤锅炉安装了西克麦哈克公司的SMC-9021烟气在线分析系统,监测烟气的颗粒物、二氧化硫和一氧化氮浓度等数据。在线分析装置没有网络接口,只有串口和监控微机通信,要想把数据传到公司局域网,供HSE管理人员在办公室随时查看,比较简单的办法是使用带有串口和网络接口的数据转换电路,用串口监听在线分析装置的通信数据,再把有效数据通过网络接口传到公司局域网。系统构成如图1所示。

1 原在线分析系统通信协议

要采集到有效数据,首先要了解监控微机和分析系统的通信过程。通过查找说明、联系厂家技术人员和简单测试,确定通信方式为串口(RS-232)通信,接口参数是19200、n、8、1,即波特率为19200bps,无校验,8个数据位,1个停止位。通信协议是MOD-BUS_RTU,程序中用到协议中的读取寄存器命令,通信数据格式分析见表1和表2。

MODBUS_RTU通信规约最后2个字节是CRC码,是通过对其前面数据进行CRC校验算法得到的,接收端收到数据后先进行CRC码计算,再与发来的CRC码对比。如果一致,说明这组数据是正确的;否则说明数据有错误,整组数据无效,继续采集下一组数据。CRC校验方式采用CRC-16(循环冗余错误校验),其步骤如下:

(1)预置一个16位寄存器为十六进制FFFF,称此寄存器为CRC寄存器。

(2)把第一个8位二进制数据与CRC低8位字节进行异或运算,将结果放入CRC寄存器。

(3)把这个16寄存器向右移一位,用0填补最高位,检查移出位。

(4)若向右移出的数位是0,则返回(3),若向右(标记位)移出的数位是1,则CRC寄存器与多项式1010000000000001(A001)进行异或运算。

(5)重复(3)和(4),直至移出8位。

(6)重复(2)~(5),进行下一字节处理。

(7)所有字节处理完毕,得到16位CRC寄存器的高低字节,进行交换。

(8)最后得到的CRC寄存器内容即CRC码。

2 数据转换电路设计

数据转换电路主要由单片机P89LPC938、RS-232通信接口芯片MAX232、以太网控制器ENC28J60和内部带以太网变压器的RJ45网络插座HR911102A组成,电路原理图见图2,P89LPC938的管脚RXD、TXD接MAX232,管脚MOSI、MISO、/SS、SPICLK和P1.6接ENC28J60,其中P1.6作为ENC28J60的复位控制,其余4个管脚是SPI通信接口。

MAX232是串口通信电平转换电路,内含振荡电路,依靠外接电容可产生±10V电压,MAX232的T-IN2脚接DB9标准插件与监控微机串口通信线连接,采集烟气在线分析装置返回的数据,再转换成TTL电平数据输入到单片机P89LPC938。

P89LPC938是基于80C51内核的低功耗FLASH单片机,其特点是内部有7.373MHz振荡器、看门狗、复位电路和电源监视等电路,有UART、SPI通信接口,用这种单片机使外围电路很简洁。单片机通过管脚RXD接收到数据后,经过分析处理,再通过SPI接口控制ENC28J60接收和发送网络数据,组成简易的Web服务器,当公司局域网上有电脑查询数据时返回监测数据。

ENC28J60是带有SPI通信接口的独立以太网控制器。它可作为任何配备有SPI的控制器的以太网接口。ENC28J60符合IEEE 802.3的全部规范,采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。它还提供了一个内部DMA模块,以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算。与主控制器的通信通过2个中断引脚和SPI实现,数据传输速率高达10 Mb/s。2个专用的引脚用于连接LED,进行网络活动状态指示。

3 单片机编程

程序用C51编写,上电后首先初始化单片机端口,再初始化单片机内部串口、定时器和看门狗,接着初始化ENC28J20,然后在主程序中循环检测以太网数据并进行处理。初始化ENC28J20时注意设定的IP地址、MAC地址要和局域网内其他设备的IP地址、MAC地址不要冲突。网络数据传输过程:首先访问方发来ARP数据包,回应ARP告诉访问方本地MAC地址,然后建立TCP连接,访问方用Http发来数据请求,回应发回采集到的数据,最后断开TCP连接,等下一次数据刷新请求。

数据采集是利用串口通信中断子程序实现的。串口还有一个功能是和微机联接,用于修改和设定网络IP地址和MAC地址,并把数据存储在单片机内部EPROM存储器内,这是因为局域网内有多个数据采集器应用时,IP地址和MAC地址不能相同,必须设为不同地址,防止发生冲突。MODBUS_RTU规约中写多个寄存器的功能码是10,具体数据格式见表3。

4 应用测试

根据公司局域网IP地址分配,设定数据转换装置的IP地址为10.126.3.122,MAC地址为45 4E 4300 00 01,登陆密码为dl2.net,安装接线完毕,给数据转换电路接通电源,在局域网其他电脑IE浏览器地址栏输入http://10.126.3.122/dl2.net/,则会看到监测数据页面。

如果是在公网应用,由于一般IP地址是动态分配的,数据采集器无法直接接入公网,只能通过路由器接入公网,采集器IP地址根据路由器设为192.168.1.XXX,然后在路由器上设置动态域名和端口映射,这样在公网其他电脑上用动态域名就可以访问数据采集器了。

除了用IE浏览器直接访问数据采集器,还可以用其他软件编写应用程序访问。比如用VB6中的WebBrowser控件访问数据采集器,通过对返回数据的分析可得到监测数据,这样就可以编制软件界面显示数据,把数据保存到数据库,画出随时间变化的曲线。

5 结论

由单片机P89LPC938配合ENC28J60以太网控制器构成简易的WebServer,具有电路简单、性能稳定的特点。该数据转换装置通过适当功能扩展,可以应用到其他远程数据采集系统。

参考文献

[1]张伟业,黄云龙,陈国定.基于ENC28J60以太网通信接口的设计与实现[J].机电工程,2008,(01):28-30

篇6：航空维修数据的远程传输

随着GSM移动电话业务的蓬勃发展, 网络覆盖全国, 已经成为我国目前覆盖面最广、功能最强、用户最多的移动通讯系统。GSM短信服务 (Short Message Servers, SMS) 以其快捷方便而且廉价的特点拥有广泛的用户。全球定位系统 (Global Positioning System, GPS) 是美国开发的全球卫星定位系统, 以GPS卫星和用户接收机天线之间距离 (或距离差) 的观测量为基础, 并根据已知的卫星瞬间坐标来确定用户接收机所对应点的位置, 具有高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活等优点。本文利用GSM中的短信服务实现GPS数据远程传输, 并实现了一个GPS定位系统。这种远程数据传输技术设备具有覆盖范围广、性能稳定、使用成本低等特点, 广泛用于诸如车辆防盗报警、勘探人员野外作业定位以及病人室外跟踪等系统中。

(二) 实现方案

本文采用方案利用了GSM短信服务实现GPS定位数据的远程传输。定位系统分客户端和服务器端两部分, 原理框图如图1所示。客户端包括GPS信息接收模块和GSM模块, 通过微控制器MCU进行控制;服务器端包括一个GSM模块, 在本系统中通过计算机进行控制。

GPS信息接收模块是通过GPS天线接收卫星信号, 获取卫星时间、速度、经纬度、高度等信息。微处理器完成对GPS数据包的选择和解析, 提取相关定位信息, 并控制GSM模块将定位信息以短信方式向服务器端发送。在服务器端, 计算机控制GSM模块接收短信, 并从短信中提取定位信息。

(三) 硬件模块

1. GPS信息接收模块SDT-11:系统采用的GPS信息接收

模块SDT-11采用由u-blox与Atmel共同开发的GPS芯片组ATR0601+ATR0625, 包括一个GPS中频集成电路ATR0601、一个基带处理器ATR0625, 一个低噪声宽带放大器ATR0610及一个有源天线。SDT-11具有16路卫星接收通道, 接收灵敏度达-158d Bm, 精度误差2.5米, 可用软件设定最合适的VGA增益, 同时支持DGPS、WAAS、EGNOS和MSAS四种数据格式, 提供USB和UART接口各一个, 通讯波特率有4800波特, 9600波特, 19200波特三种选择。

2. GSM模块TC35:

TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块, 可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短信服务和传真。模块有AT命令集接口, 支持TEXT和PDU模式的短信、第三组的二类传真。此外, 该模块还具有电话簿功能、多方通话, 漫游检测功能, 常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器, 实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器, 可分别连接SIM卡支架和天线。

3. 双串口微控制器W77E58:

在设计方案中, GPS信息接收模块SDT-11和GSM模块TC35都通过串口与微控制器进行通信, 所以微控制器选用华邦推出的与标准的8051完全兼容的双串口单片机W77E58。W77E58具有两个增强型的双串口, 可完成与SDT-11和TC35同时进行通信。

(四) 软件设计

1. GPS数据包的分析与处理

GPS信息接收模块SDT-11输出的数据格式是基于NMEA-0183标准。其数据包有GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VTG等六种格式, 数据包中各字段用逗号隔开。其中RMC是GPS推荐推荐最小定位信息数据包格式, 主要是报告接收机的经纬度、航速和航向等信息, 但没有高度值。这里, 以RMC数据包为例进行字段介绍:

STD-11会把GPS卫星发送的定位信息全部接收并输出, 而对于具体应用只需其中部分数据, 传输所有的数据并必要。在客户端, 对GPS数据包的处理通过微控制器W77E58完成。首先, GPS卫星每一秒中传一次数据, 只有客户端接收到服务器端发来的传输数据请求短信时, W77E58才接收来自STD-11的当前这一秒的数据, 启动数据远程传输程序。其次, 即便是一秒内的六个GPS数据包也包含数百个字符的信息量, 而每条GSM短信最多能传输140个字符。基于应用的需求, 微控制器对GPS数据包进行分析, 选择性的发送需要的信息。

每种GPS数据包都包含了不同的定位信息, 这些定位信息可能部分重复。在本文设计的系统中选择传输卫星时间, 速度, 经纬度, 高度等数据, 为此, 经过对六种数据包格式分析, 选择接收包含所需内容的GGA、RMC两种数据包, 而屏蔽其余四种的接收。选择GGA数据包中的第1、2、3、4、5、9字段和RMC数据包中的第1、3、4、5、6、7、9字段, 并去除重复内容, 得到待传输的GPS数据。

2. 短信收发与AT指令

微控制器W77E58通过GSM模块TC35以短信方式向服务器端发送待传输的GPS数据。W77E58控制TC35收发短信通过AT指令实现。

AT指令最先由Hayes公司发明。通俗地讲, AT指令集说就是一种操作控制GSM模块的软件协议的集合, 用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。AT指令控制短信发送有3种模式, 即块模式 (BLOCK mode) 、文本模式 (TEXT mode) 和PDU模式。块模式由于需要生产厂家提供驱动支持, 目前基本被淘汰;TEXT模式较为简单, 主要用于纯英文短信的发送;而PDU模式主要用于收发中文短信或中英文混合短信但编码较为复杂。本系统中短信的收发采用TEXT模式。

AT指令数目很多, 表1列出了本文用到的与SMS有关的AT指令。

W77E58控制TC35进行短信收发主要通过调用四个子函数来完成。

(1) 初始化TC35模块子函数:W77E58初始化TC35的子函数程序流程如图2所示。

(2) 删除TC35中短信子函数:W77E58向TC35发送删除短信命令“AT+CMGD=1”, 然后等待并接收TC35返回的字符。如果接收到的字符为“OK”, 表示TC35删除第一条短信成功, 结束发送删除短信命令;如果接收到的字符不是“OK”, 则继续发送删除短信命令给TC35, 直到TC35返回字符为“OK”。

(3) 读取TC35短信子函数:W77E58向TC35发送读取短信命令“AT+CMGR=1”, 然后等待并接收TC35返回的字符。如果接收到的字符为“+CMGR:0, , 0”, 表示TC35没有收到新的短信;如果接收到的字符不是“+CMGR:0, , 0”, 表示TC35收到新的短信。W77E58再一次向TC35发送读取短信命令, 并把短信内容存放到接收缓冲区中。

(4) 控制TC35发送短信子函数:W77E58向TC35发送命令“AT+CMGS=1359732****”然后等待并接收TC35返回的字符, 如果接收到的字符为“>”, 表示TC35等待接收发送短信的内容。如果接收不到字符“>”, 单片机继续向TC35发送相同命令。接收到字符“>”后, W77E58继续向TC35模块发送短信的内容, 要发送的短信的内容存放在发送缓冲区中。

本系统服务器端采用计算机通过串口控制GSM短信收发模块, 利用收发短信的方式向客户端发送定位请求信息和接收客户端的GPS数据。服务器端编程工具为界面实现功能强大的Delphi。整个定位系统可以正常运行, 从01号客户端传回服务器端的GPS数据如图3所示。

(五) 结论

本文将GPS和GSM技术有机的结合起来, 利用GSM中的短信服务实现GPS数据远程传输, 这种远程数据传输技术设备具有覆盖范围广、性能稳定、使用成本低等特点。系统客户端采用单片机作控制器, 结构简单、性价比高。对系统进行适当扩展, 如在客户端增加报警模块, 在服务器端引入电子地图后, 可广泛用于车辆防盗报警、勘探人员野外作业定位以及病人室外跟踪等诸多方面。

参考文献

[1]Elliott D.Kaplan.GPS原理与应用[M].邱致, 王万义, 译.北京:电子工业出版社, 2002.

[2]熊志昂, 李红瑞, 赖顺香.GPS技术与工程应用[M].北京:国防工业出版社, 2005.

[3]ATMEL.SDT-11GPS Module[Z].Switzerland.2006.

[4]SIEMENS.Technical Product Information TC35[Z].Germany, 2001.

篇7：航空维修数据的远程传输

关键词：心电图机,心电监护,DICOM3.0,远程医疗,数据转换

1 研究背景

随着人类社会健康观念更新、疾病谱改变、老龄化社会到来及医学模式的转变,以医院为中心的模式必然会回归到以预防为主、以社区医疗(含家庭和个人保健)为中心的模式上来[1]。这对医疗仪器的研究和设计者提出了新的要求和挑战。

近年来,心脏病的发病率和死亡率不断上升,已成为威胁人类生命健康的主要疾病。心电图(ECG)检查是与心脏病作斗争的重要手段。基层医院由于医疗水平所限,难以满足当地病患对于心脏病诊疗的需求。而大型医院的资源有限,无法做到对众多可疑的心脏病人同时实行有效的监护,且一般病人也无法承担在院长期监护的高额费用。因此,建立可有效延伸到乡镇、社区等基层医疗机构和家庭的远程心电监护与救治体系,是提高心血管疾病防治水平的有效途径。

对于社区、乡镇与中小市县医疗机构,无论从国内外成功案例、研究成果以及未来发展趋势看,毫无疑问将在整个医疗体系中发挥越来越大的作用。这主要体现在四个方面:一是随着社区、乡镇与中小市县医护人员和网点的增多,使老百姓易于就近获得医疗服务;二是随着社区、乡镇与中小市县医护人员的医疗水平得到稳步提高,使老百姓信任并自愿选择就近医疗;三是对术后患者的康复护理治疗,社区医护具有天然优势,可使老百姓主动接受社区医护服务;四是随着我国老龄社会的来临,越来越多的老年人必然依靠社区医护服务。这对心电远程监护提出了新的要求。

许多研究者对远程心电监护进行了研究[2,3,4,5,6],其主要内容是采集心电数据、通过GPRS或CDMA发送到心电监护中心,监护中心进行诊断后再将反馈信息发送回采集终端。刘星等人[4]的研究还用到了PDA,心电采集终端把数据以蓝牙方式发送到PDA,PDA再通过GPRS数据发送模块把数据发送出去。这些研究所用到的心电数据格式是自定义的,数据格式的不同使心电终端与其他监护中心、各个监护中心之间的数据交换成为一个问题。

为了解决基层医疗机构与大型医院之间远程医疗中ECG数据的传输问题,我们的方案是从心电图机提取病人的ECG数据,转换为统一的格式,通过医院的图片存档及通信系统(PACS)和远程医学服务器,发送到大型医院的监护中心;监护中心建有数据库,可以存贮病人的数据,医生可通过网页浏览、注释,病人可通过网页查询。

2 主流ECG数据标准的对比

目前,主流心电图机采用的数据格式主要有SCP-ECG、HL7 aECG和DICOM。DICOM可实现医学影像信息的处理、保存和传输等功能,并且从3.0版起支持ECG、血液动力学和电生理学波形数据的管理,但没有一个具有普遍性的波形数据管理标准,如还未实现对ECG的标准操作程序,因此使系统的扩展复杂化[7]。

SCP-ECG是一种专为传输存储标准ECG数据而制定的协议,其目的是使得不同厂家生产的心电图机之间以及数字心电图机和心电数据管理系统之间实现ECG数据交换和传输。2002年欧盟正式批准SCP-ECG成为医疗设备通讯的国际标准(EN ISO 11073)的一部分[8]。

SCP-ECG定义了用于交换的心电数据的内容和格式,用于控制不同工作站和用户间的数据流的查询;用于控制消息以及在数字心电图机和ECG管理系统间的低层传输协议,可实现数据的大比例压缩(无损、有损均可),对于心电的处理和传输非常成功,但它不具备对其他信息的标准化功能。SCP-ECG标准的创立为心电信息的交流奠定了基础,由于心电信息种类十分繁杂庞大,SCP-ECG标准到目前为止并不完善,因为它只支持静态心电信息,不支持信号平均心电即晚电位信息,不支持动态心电信息(HOLTER)和运动心电信息(Exercise ECG)等。

HL7的主要目的是要发展各型医疗信息系统间的通讯,是临床、银行、保险、管理、行政及检验等各项电子资料的通讯标准。HL7通信协议汇集了不同厂商用来设计应用软件之间界面的标准格式,它允许各个医疗机构不同的系统之间进行重要资料的通信。HL7心电图注释标准(HL7Annotation ECG,HL7 aECG)是HL7工作组响应美国FDA对于ECG波形和注释信息交流标准的要求,在2004年1月通过的ECG通信标准,也叫FDA XML格式。

HL7 aECG采用XML作为数据存储格式,提供了包括心电图波形和注释信息在内的心电信息表达、存储标准。XML是可扩展的标记语言,是一套定义语义标记的规则。用户可以根据需要定义自己的标记。虽然这些标记在意义上具有相当的灵活性,但这些标记必须根据某些通用或特定的原理来创建,HL7 aECG标准正是规定了创建用于存储ECG数据的XML标记的原理,并且详细说明了这些标记的意义。HL7 aECG标准通过提供XML schema文件来规定数据文件中元素的组织结构,并在使用说明文档中详细介绍了各元素代表的数据内容。

HL7 aECG XML schema文件定义了元素组织结构参见相关文献[9]。

通过对以上几种主要医学标准中ECG信号标准的比较分析,综合考虑其可拓展性和可行性及DICOM标准在医院PACS系统中的广泛应用,为了与其对接并最大限度地利用已有资源,选用DICOM标准作为远程ECG数据传输的数据标准。

3 ECGToolkit简介

ECGToolkit是开源的软件工具,可以完成ECG数据的转换、查看、打印,并具有与医院PACS通信的功能。它是使用C#net 1.1和2.0开发的,支持的ECG数据格式包括SCP-ECG、DICOM和HL7 aECG等。

在上述功能中,都用到项目ECGConversion,它的功能是完成不同ECG数据格式的转换。在ECGConversion中,有IECGReader抽象类,用于读取某种ECG,它定义了Read()方法,返回格式为IECGFormat。对于不同的数据格式,重写了相应的类和方法(图1)。如SCPReader、RawECGReader、UnknownECGReader(读取所支持格式的类),都重写了Read()方法。

类似地,不同的数据格式也重写了抽象类IECGFormat,得到了SCPFormat、RawECGFormat、CSVFormat等类(图2),用来存贮读取的ECG数据,并将其解析为标准格式。这些Format类要选择如下接口:ISignal,IDemographic,IDiagnostic,IGlobalMeasurement,分别用来完成ECG波形数据、病人/医疗机构相关信息、诊断信息、ECG测量信息的标准解析。

在进行ECG数据格式转换时,先将源文件读入,成为一个Format对象(如SCP-ECG文件读入为SCPFormat对象),由Convert类将其转换为目标Format对象,再生成对应的文件。

在项目ECGConversion中,可完成RAW(原始数据)、CSV(Excel数据)和SCP-ECG数据之间的转换。ECGToolkit中,扩展了3个项目:将HL7 aECG、DICOM和PDF也扩展为可转换的数据格式。

如上所述,ECGToolkit可将RAW、CSV、SCP-ECG、a ECG、DICOM和PDF等格式的ECG数据互相转换。对于不在上述格式范围内的特定厂家的心电数据,需开发专用的项目,来完成这个功能。

4 将MAC5500心电数据转换为HL7 aECG格式的方法

MAC5500的数据采用XML文件存贮,其格式不属于上述6种格式,要将其转换为DICOM格式,我们开发了专用的项目MAC。

4.1 从MAC5500心电图机获取ECG数据

(1)建立心电图机与PC机之间的串口连接,PC机做好接收数据的准备。

(2)在MAC5500上选择串口传输方法后,选择要传输的病人的文件,然后发送。

(3)PC机即可接收到ECG数据文件。

4.2 ECG数据文件的解析与转换

为了以DICOM格式发送文件,需对得到的ECG数据文件进行解析和转换。

MAC5500有restecg.dtd、restecgfield.dtd、I2.dtd和I2FIELD.dtd等文件,用于规定XML数据文件的格式。DTD文件实际上可以看作一个或多个XML文件的模板,这些XML文件中的元素、元素的属性、元素的排列方式/顺序、元素能够包含的内容等,都必须符合DTD中的定义。XML文件中的元素,是根据我们应用的实际情况来创建的。ECG数据文件的解析和转换过程,实际就是在MAC5500 XML文件中找到标记,提取出被标记的内容,生成MACFormat对象(MACFormat类是IFormat抽象类的子类),然后由Convert类将其转换为DICOM格式(实际上可以与上述6种格式任意互相转换)。

值得注意的是,MAC5500的波形数据进行了BASE64的编码,在完成ISignal接口对心电数据进行解析时需对其进行相应的解码,再将两个字节的数据按照低字节、高字节的顺序合成一个数据。把BASE64编码的心电字符串string解码为数组的流程如下:

(1)查找并去除string中的“r”“n”“s”;

(2)获取string中“=”之前的部分;

(3)依次取出string中的单个字符,查BASE64编码表,得到6位二进制数,转换为布尔数组,并将其反向;

(4)将上述布尔数组拼接在一起;

(5)每次取出8个布尔值,反向,转换成整数,形成U8数组;

(6)每次取出两个整数,按低8位,高8位形成一个I16整数,形成I16数组。

经过上述的解析和转换后,得到的DICOM格式的心电数据可以用来进行远程传输和心电波形再现。

5 结束语

远程心电传输是目前的研究热点,为了便于不同系统的对接、交流,选择并且兼容标准的心电数据格式非常重要。本研究综合了各标准本身的性能及其应用的广泛程度,选择了DICOM作为标准。开源软件ECGToolkit具有开放的架构,适宜作为相关开发的平台,我们在这个平台上开发了针对MAC5500心电图机的MAC项目,完成了心电的提取、转换和传输,达到了预期的效果。

参考文献

[1]邓亲恺.现代医学仪器设计原理[M].北京:科学出版社,2004.

[2]焦腾,董秀珍,张坤,等.基于GPRS网络的远程心电监护系统[J].电子工程师,2008,34(11):78-80.

[3]李婧,刘知贵,李彬.远程心电监测系统的研究与设计[J].现代电子技术,2008,31(15):107-110.

[4]刘星,陈希超,汪觉民,等.远程心电监护系统的设计与开发[J].医疗卫生装备,2007,28(11):55-56.

[5]王鸿鹏,闫晓伟,杨孝宗.基于CDMA1X的远程心电监护系统的研究与设计[J].计算机工程与设计,2006,27(18):3324-3327.

[6]王美霞,李章勇.基于GPRS的远程心电监护系统的研制[J].中国医学物理学杂志,2006,23(6):434-436.

[7]曹玉珍,刘挺,余辉.应用HL7标准实现心电数据交互[J].计算机工程与应用,2009,45(9):74-76.

[8]邱四海,曾永华.心电数据管理系统中标准数据格式的分析[J].生物医学工程学进展,2010,31(2):63-67.

[9]Brown B D,Badilini F.HL7 aECG implementation suide[EB/OL](2005-09-26)[2012-07-31].Http://www.amps-lie.com/UsefulDocs/aECG_Implementation_Gmde.pdf.