基于GPRS的GIS局部放電監測系統
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傳感器將測得的信號經(jīng)A／D轉換后送入單片機，經(jīng)單片232電平，由TCP／IP協(xié)議轉換模塊送入GPRS無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GPRS模塊)中，這時(shí)，該模塊中的信號已轉換為T(mén)CP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )信號，再傳到GPRS網(wǎng)絡(luò )(GPRS網(wǎng)絡(luò )通過(guò)路由器與Internet相連)，最后將數據包發(fā)送到具有固定IP地址的監控中心服務(wù)器端口。MCU選用AT89S51單片機，其它組成部分大多數與單片機直接相連在其控制下工作。E2PROM存儲和RS232通訊與儀器測量數據相關(guān)，保存傳輸系統參數和測量數據。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片選用美國DALLAS公司推出的DS1302芯片，可以對年、月、日、周、時(shí)、分、秒自動(dòng)計時(shí)，且具有閏年補償功能，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM／PM指示決定采用24或12小時(shí)格式，工作電壓為2．5～5．5 V。單片機讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，記錄各模擬量采集時(shí)的時(shí)刻，以獲得GIS在對應時(shí)間下局部放電的數據?？刂破鞑捎昧薃TMEL公司的AT89S51，這是一個(gè)低功耗、高性能的8位單片機，片內含4 kB ISP的可反復擦寫(xiě)1 000次的Flash程序存儲器，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，可為許多嵌入式控制應用系統提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳；4 k B Hash片內程序存儲器；128 B的隨機存取數據存儲器(RAM)；32個(gè)外部雙向輸入／輸出(I／O)口；5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷；2個(gè)16位可編程定時(shí)計數器：2個(gè)全雙工串行通信口。
3 基于MC55的終端通信單元硬件設計
MC55模塊對外有兩個(gè)通信接口，一個(gè)通過(guò)RS232接口與主控MCU連接，另一個(gè)利用GPRS模塊撥號登陸至GPRS網(wǎng)絡(luò )。兩個(gè)接口之間采用數據直接轉發(fā)的透明機制，實(shí)現數據采集終端和GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)。主站發(fā)送的數據通過(guò)天線(xiàn)進(jìn)入MC55模塊，經(jīng)過(guò)TCP／IP協(xié)議解析提取有用數據，根據通信規約重新組幀發(fā)給MCU，MCU響應的數據經(jīng)過(guò)MC55模塊調制成GSM信號，通過(guò)外部數據網(wǎng)以TCP／IP傳輸協(xié)議傳送至主站。
4 系統軟件設計
系統軟件實(shí)現的核心是單片機與GPRS模塊之間的通信：首先定義通信協(xié)議，并規定幀的格式，再通過(guò)AT指令實(shí)現GPRS網(wǎng)絡(luò )附著(zhù)并激活TCP數據鏈路，完成數據傳輸任務(wù)。單片機上電后，系統對串口、多路轉換開(kāi)關(guān)初始化，并通過(guò)AT指令對GPRS模塊初始化，包括獲得IP地址、監控中心計算機的IP地址以及檢查端口、配置GPRS服務(wù)號碼等。單片機通過(guò)循環(huán)方式采集電路的參數并存入數據緩沖區，利用串口中斷程序判斷是否有來(lái)自GPRS模塊的數據。如果有，就將數據發(fā)送到GPRS模塊，由內置的TCP／IP協(xié)議進(jìn)行處理并發(fā)送。GPRS終端通過(guò)GPRS模塊實(shí)現無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)功能。系統主程序流程如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202434.htm
在對GPRS模塊控制時(shí)采用AT指令，AT指令集是從終端設備或數據終端設備向終端適配器或數據電路終端設備發(fā)送的。GPRS指令是用于模塊連接到GPRS網(wǎng)絡(luò )上的指令，通過(guò)這些指令可以設置模塊在連上INTERNET之前模塊的各種參數，AT+CGCONT用于設置模塊所附著(zhù)的網(wǎng)絡(luò )。AT+ CGACT激活網(wǎng)絡(luò )。TCP／IP指令是用于應用TCP／IP服務(wù)的指令，主要功能是通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )連接上INTERNET后建立建鏈接，完成數據傳輸。
5 監控中心
監控中心是整個(gè)監控系統的核心，它在系統中所起的作用是系統管理控制和數據匯總、分析和處理。對于監控單位來(lái)說(shuō)，普通的服務(wù)器或P C機就能夠勝任監控中心的全部工作。服務(wù)器端軟件采用LabWindows／CVI作為設計平臺。采用WinSock控件接收遠程數據，并將數據存到access數據庫中。Microsoft提供的Winsock控件對用戶(hù)而言是不可見(jiàn)的，用戶(hù)不需要了解TCP或底層Winsock API函數，通過(guò)設置Winsock控件的屬性和調用該控件的方法，就可以很容易地連接到遠程計算機并進(jìn)行雙向的數據交換。Winsock創(chuàng )建服務(wù)器應用程序，先設置一個(gè)本地端口(LocalPort屬性)，用Listen方法監聽(tīng)這個(gè)端口，當客戶(hù)機連接到該端口，就會(huì )發(fā)生ConnectionRequest事件，調用Accept方法完成連接過(guò)程。建立連接后，下位機發(fā)送數據過(guò)來(lái)時(shí)，產(chǎn)生DataArrival事件，調用GetData方法就可獲取數據。
6 結束語(yǔ)
本系統實(shí)現了GIS局部放電遠程監控，節約了人力成本。當然，在進(jìn)行系統測試過(guò)程中，發(fā)現仍有值得改進(jìn)之處，最明顯的問(wèn)題就是對于移動(dòng)運營(yíng)商提供的通信信道的要求較高，在一些移動(dòng)信號覆蓋較弱的區域，可能出現無(wú)法登陸GPRS網(wǎng)絡(luò )的現象。此外，基于TCP／IP協(xié)議的數據傳輸過(guò)程中，通雙方先握手建立可靠連接，這造成傳輸數據時(shí)出現明顯的延時(shí)，系統實(shí)時(shí)性降低。對于實(shí)時(shí)性要求較高的系統而言，可以考慮采用U D P協(xié)議進(jìn)行傳輸，省去通信雙方建立可靠連接的過(guò)程，但要求數據傳輸格式更加嚴格，編寫(xiě)程序更加完整。通過(guò)這套系統可以建立起實(shí)用性強、覆蓋面廣、實(shí)時(shí)性好、靈活性好的GIS局部放電數據采集系統，已在測試過(guò)程中取得良好效果，運行穩定。隨著(zhù)數字變電站技術(shù)的不斷發(fā)展和GPRS網(wǎng)絡(luò )的不斷完善，該系統將有更廣闊的前景。
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