基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的遠程數據采集系統及應用

　　0 引言

　　GPRS是在GSM基礎上發(fā)展而來(lái)的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，與無(wú)線(xiàn)集群方式相比，GPRS的數據傳輸 充分利用了公共移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )和互聯(lián)網(wǎng)，不需要為監測設備而專(zhuān)門(mén)改造已有的運行環(huán)境，省去 了建設無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的成本。其按流量計費的方式也更為經(jīng)濟，更適合頻繁突發(fā)的小流量數據傳輸。

　　同時(shí)，GPRS網(wǎng)絡(luò )具有覆蓋范圍廣、數據傳輸快、實(shí)時(shí)性好、通信質(zhì)量高、持續在線(xiàn)和費用低等 優(yōu)點(diǎn)，并可直接與Internet互通，能很好地滿(mǎn)足工業(yè)控制的需要。目前，基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的數據傳 輸在許多領(lǐng)域得到了較好的應用，特別是在工作環(huán)境惡劣、地理位置偏僻、無(wú)人值守場(chǎng)所等領(lǐng) 域。 本文實(shí)現的系統以GPRS網(wǎng)絡(luò )為基本數據通道，在每個(gè)需要數據采集的分散業(yè)務(wù)單元安裝遠 程測控終端。同時(shí)在控制中心通過(guò)配有GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊管理的計算機，進(jìn)行各種設備的遠程 數據采集，采集的數據自動(dòng)進(jìn)人控制中心實(shí)現遠程控制，方便快捷。

　　1 GPRS網(wǎng)絡(luò )及其數據傳輸

　　GPRS作為一種高效、經(jīng)濟的無(wú)線(xiàn)系統，已經(jīng)應用到許多需要無(wú)線(xiàn)數據傳輸的領(lǐng)域，為遠程 數據采集傳輸及監控提供了一種新的數據通信方式。GPRS（General Packet Radio Service）技術(shù) 建立在GSM（Global System for Mobile Communication）網(wǎng)絡(luò )之上，它將無(wú)線(xiàn)通信與Internet緊密 結合起來(lái)。GPRS作為一種先進(jìn)的、全新的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )承載手段，具有其獨特的優(yōu)勢：

　?、?雖然在GSM網(wǎng)絡(luò )中，每條GSM信道提供的傳輸速率只達到9.6kbps或14.4kbps，但GPRS 可提供高達171.2kbps的傳輸速率；

　?、?按量計費，節省資源；“永遠在線(xiàn)”，用戶(hù)隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò )保持聯(lián)系，保證數據傳輸的實(shí)時(shí) 性；

　?、?GPRS支持Internet上最廣泛使用的IP協(xié)議和X.25協(xié)議，提供了一個(gè)完備的基于TCP/IP協(xié) 議的通信解決方案，能夠提供Internet和其它網(wǎng)絡(luò )的全球性無(wú)線(xiàn)接入。

　　數據傳輸時(shí)，GPRS網(wǎng)絡(luò )是在原有GSM網(wǎng)絡(luò )的基礎上，引入了PCU（分組控制單元）、GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節點(diǎn)）和SGSN（Serving GSN，GPRS服務(wù)支 持節點(diǎn)）等新部件構成的無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統，其用戶(hù)能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數據， 將IP信息包從移動(dòng)用戶(hù)點(diǎn)傳送至外部網(wǎng)絡(luò )。GPRS無(wú)線(xiàn)模塊作為控制系統的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，用于 實(shí)現與GPRS網(wǎng)絡(luò )的連接。分組數據經(jīng)SGSN封裝后，SGSN通過(guò)GPRS骨干網(wǎng)與網(wǎng)關(guān)支持接點(diǎn) GGSN進(jìn)行通信。GGSN對分組數據進(jìn)行相應的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò )，如Internet或X.25網(wǎng)絡(luò )。 通信過(guò)程如圖1所示。

　　2 基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的遠程數據采集系統的設計與實(shí)現

　　2.1 系統組成

　　本文研究的遠程數據采集系統由監測終端、遠程數據采集與傳輸系統、數據監測/處理中心與GPRS移動(dòng)數據傳輸網(wǎng)絡(luò )等組成。GPRS 遠程數據采集系統的硬件組成如圖2所示。

　?、?數據采集與傳輸系統

　　數據采集以數字信號處理器DSP為核心，采用交流取樣技術(shù)，集數據采集、無(wú)功補償等功能于一體，可監測現場(chǎng)的各項指標。采集的數據通過(guò)RS-232接口與GPRS透明數據傳輸終端相連，通過(guò)GPRS透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)，可對遠端數據監測終端發(fā)出指令，進(jìn)行參數設置、實(shí)時(shí)監測數據或實(shí)現遠程控制等。

　?、?數據監測/處理中心

　　數據監測/處理中心負責對數據進(jìn)行匯總、整理和綜合分析，完成終端原始數據的分類(lèi)存儲。

　?、?GPRS網(wǎng)絡(luò )

　　監測終端采集的數據經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò )接口功能模塊對數據進(jìn)行解碼處理，轉換成在公網(wǎng)數據傳送的格式，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，最終傳送到監測中心。