GPRS在遠程數(shù)據采集系統(tǒng)中的應用-設計應用

精品文檔-下載后可編輯GPRS在遠程數(shù)據采集系統(tǒng)中的應用-設計應用

GPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分組無線業(yè)務的簡稱，該技術建立在GSM網絡的基礎上，被稱為2.5代移動通信技術，它將無線通信與Internet緊密結合。GPRS作為一種高速、高效、經濟的無線系統(tǒng)，具有網絡覆蓋范圍廣、數(shù)據帶寬寬、適應性強、計價按數(shù)據流量計算、實時在線的優(yōu)點，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據傳輸，也適用于偶爾的大量數(shù)據傳輸，完全滿足數(shù)據采集及監(jiān)控的雙向數(shù)據信息傳輸。隨著GPRS技術在移動通信領域的發(fā)展，已能夠實際應用到許多需要無線數(shù)據傳輸?shù)念I域，也為數(shù)據采集傳輸及監(jiān)控提供了一種新的數(shù)據傳輸通訊方式。

現(xiàn)在很多企業(yè)都利用GPRS數(shù)據傳輸網絡進行現(xiàn)場數(shù)據的監(jiān)測。在工業(yè)現(xiàn)場利用各種傳感器進行信號采集或對設備已存在的數(shù)據或模擬信號進行分析，GPRSModem可通過標準接口與各種數(shù)據采集儀器儀表相連，一般現(xiàn)場儀器儀表的通信接口為RS232/RS485及以太網，GPRSModem的通信接口為RS232及以太網。在正常工作模式下GPRS傳輸模塊將儀器儀表的數(shù)據通過移動通信分組網絡（GPRS網絡）傳遞給數(shù)據管理服務器，數(shù)據服務器可通過DDN專線、ADSL、ISDN連接等形式連接到企業(yè)內部網絡上，在控制中心的服務器上建立一個中央數(shù)據庫，對收到的數(shù)據進行整理貯存，產生相應的報表和指示。并可以在其上開發(fā)分析決策模塊，判斷要監(jiān)控對象的工作狀態(tài)（如是否正常工作，有何異常事件），并對該情況做出相應指令，傳回數(shù)據終端側執(zhí)行，或通過短信發(fā)送給管理和維護人員。從而實現(xiàn)了對現(xiàn)場設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了數(shù)據在人員、控制中心和設備間的互通互傳，使技術人員和管理人員無論在任何地方都可以得到每個監(jiān)控點的數(shù)據，并可以進行及時響應。

由于GPRS更適合應用在小數(shù)據量、高實時性要求的場合，利用GPRS網絡提供的簡單高效的通信傳輸手段和廣域無線IP接入平臺?？梢詷嫿◣缀跛兄械退俾实倪h程數(shù)據傳輸業(yè)務。目前GPRS技術在遠程數(shù)據采集方面已經得到了廣泛的運用。如：銀行、電信、郵政儲蓄所營業(yè)網點聯(lián)網；電力、煤氣、自來水遠程集中抄表系統(tǒng)；地質災害、氣象、水文、環(huán)保信息采集和報警；移動POS機、稅控POS機、自助終端、ATM聯(lián)網；公安、110、消防、公交車、銀行運鈔車輛指揮調度系統(tǒng)；公安身份證移動、交通稽查、智能交通系統(tǒng)、交通流量監(jiān)測；福利彩票、體育彩票、足球彩票無線投注系統(tǒng)；城市配電網自動化調度系統(tǒng)等等。

本文主要研究基于GPRS的遠程數(shù)據采集系統(tǒng)。

圖1基于GPRS的遠程數(shù)據采集系統(tǒng)框圖

基于GPRS的遠程數(shù)據采集系統(tǒng)

基于GPRS的遠程數(shù)據采集系統(tǒng)通過各種終端將現(xiàn)場采集到的數(shù)據利用GPRS網絡和Internet網絡將數(shù)據傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的數(shù)據庫服務器。該系統(tǒng)一般由數(shù)據采集系統(tǒng)，GPRS數(shù)據傳輸網絡和監(jiān)控中心三部分組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

基于GPRS的遠程數(shù)據采集系統(tǒng)的詳細系統(tǒng)結構圖如圖2所示。

數(shù)據采集系統(tǒng)由應用終端（如：傳感器）和采集器兩部分組成?？刹杉臄?shù)據有很多種，由該系統(tǒng)的應用場合決定。數(shù)據采集后，在與服務中心通訊前存儲在終端子系統(tǒng)中。采集器可通過RS232串口與集中器（GPRSDTU）相連。

集中器是GPRS數(shù)據傳輸網絡中很重要的一個部分，它是GPRS數(shù)據傳輸裝置，即GPRSDTU通訊模塊。它是遠程數(shù)據采集系統(tǒng)的中心管理和控制設備，負責定時讀取采集器數(shù)據、系統(tǒng)的命令傳送、數(shù)據通訊、網絡管理等功能。各種采集數(shù)據首先利用RS485接口（通過雙絞線）連接到位于各采集點的集中器，集中器再通過RS232/RS485接口與GPRS透明數(shù)據傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據傳輸終端內置嵌入式處理器對數(shù)據進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS網絡，通過GPRS網絡傳送至數(shù)據中心，實現(xiàn)各采集點數(shù)據和數(shù)據中心系統(tǒng)的實時在線連接。集中器也可通過RS485接口直接連接到各采集器上，既可支持單個采集器，也可以同時支持多個采集器，實現(xiàn)對各采集器采集到的數(shù)據進行存儲、預處理，并將采集到的數(shù)據實時傳送到中心；同時，集中器還可將中心發(fā)送的遙控指令傳給控制模塊，對集中器進行控制操作。

監(jiān)控中心由局域網構成，包括前置處理機、數(shù)據庫服務器、工作站（中心計算機）及相應的應用管理軟件等。工作站既可以實時接收從采集器傳來的數(shù)據，也可以將命令以及對遠端采集器、集中器的設置參數(shù)等傳到采集器和集中器，從而實現(xiàn)數(shù)據遠程讀取和采集器、集中器工作參數(shù)的遠程設置。數(shù)據庫服務器存儲采集數(shù)據。

圖2基于GPRS的遠程數(shù)據采集系統(tǒng)的詳細系統(tǒng)結構圖

基于GPRS的水文數(shù)據采集系統(tǒng)

隨著我國經濟社會的發(fā)展，對水文信息不斷提出新要求，水文觀測項目和內容不斷增加，對觀測手段和方法以及水文監(jiān)測技術的研發(fā)和應用提出了越來越高的要求；現(xiàn)代電子技術、傳感技術、通信技術和計算機技術的迅速發(fā)展，也促進了水文監(jiān)測技術自動化的發(fā)展。在水文監(jiān)測系統(tǒng)中，常常需要對眾多的水位點進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據需要實時發(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)據往往事倍功半。通過GPRS無線網絡進行數(shù)據傳輸，成為水文部門選擇的通信手段之一。污染源監(jiān)測設備可將采集到的污染數(shù)據和告警信息通過GPRS網絡及時發(fā)送到水文監(jiān)測部門，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高水文部門的工作效率。

水文數(shù)據采集系統(tǒng)是采用通訊遙測和計算機控制等技術手段，自動進行雨量、水位、流量等各種水文參數(shù)的實時采集和傳輸處理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)常常需要對眾多的水位點進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務器進行處理。水文遠程數(shù)據采集系統(tǒng)是為地區(qū)防汛抗旱提供決策支持服務的重要基礎設施，因此建設基于GPRS的水文數(shù)據采集系統(tǒng)是必要而不可或缺的。基于GPRS的水文數(shù)據采集系統(tǒng)結構圖如圖3所示。

圖3基于GPRS的水文數(shù)據采集系統(tǒng)結構圖

在基于GPRS的水文數(shù)據采集系統(tǒng)中，主要使用的應用終端是傳感器。由于水文數(shù)據有很多種，水位、降雨量、流量、蒸發(fā)量等。根據采集的數(shù)據類型不同，傳感器分為水位傳感器和雨量傳感器等。傳感器將水文監(jiān)測數(shù)據轉換成脈沖，采集器采集脈沖，數(shù)據采集后，在與服務中心通訊前存儲在終端子系統(tǒng)中。

在基于GPRS的水文數(shù)據采集系統(tǒng)中，主要有兩處重要的數(shù)據傳遞過程：工作站和集中器的連接建立過程和采集器傳送數(shù)據給集中器的過程。整個系統(tǒng)的數(shù)據傳輸是在這兩個重要的數(shù)據傳遞以及GPRS網絡中數(shù)據傳遞的基礎上進行的，其中GPRS數(shù)據傳遞是整個系統(tǒng)中基礎重要的數(shù)據傳遞過程，GPRS網絡是整個系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分。

工作站和集中器的連接建立過程為：工作站按照數(shù)據傳輸規(guī)約，以一定的數(shù)據傳輸幀格式把帶有公網IP地址和工作站端口號的指令，通過Internet和GPRS網絡，傳送給集中器。集中器收到指令后，返回給工作站一個帶有SIM卡號的指令。中心站收到指令后，確認本機存儲的SIM卡號與接收到的SIM卡號是否一致，如果一致則建立連接成功。此后集中器可以正常向工作站發(fā)送數(shù)據，工作站也能發(fā)送各種命令控制集中器和采集器。如果工作站在一定時間內不向集中器發(fā)送數(shù)據，那么集中器就會自動斷開與工作站的連接，該時間可以自由設定。

采集器傳送數(shù)據給集中器的過程為：采集器自動地通過串口，按照用戶預先設定的采集間隔時間采集從傳感器傳送來的雨量、水位等信號，通過數(shù)據轉換和數(shù)據打包后送到集中器，集中器根據定義的接入點名稱（APN）將打包好