通過(guò)GPRS實(shí)現高壓變頻系統的遠程監控

　　1 引言

　　隨著(zhù)現代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化，智能化程度的不斷的提高，中高壓大功率變頻調速裝置的研制和應用漸漸成熟起來(lái)。

　　可靠性的保證是高壓變頻器得到承認和推廣應用的關(guān)鍵，為了達到這項要求，一些變頻器廠(chǎng)家設計了利用通信的方式，將現場(chǎng)的實(shí)時(shí)數據、運行狀態(tài)和故障狀態(tài)傳遞到遠方終端，以實(shí)現對現場(chǎng)設備的遠程監控和維護。以往實(shí)現這套遠程監控系統一般是利用公共電話(huà)網(wǎng)，通過(guò)modem撥號，配合相應軟件來(lái)實(shí)現監控。它明顯的缺點(diǎn)是只有撥號后才能通信，不能同時(shí)“點(diǎn)對多點(diǎn)”通信等等。實(shí)現遠程通信的其它方式是采用衛星、微波、光纖或電臺，而這些種方法不僅設備投入耗資巨大，而且伴隨著(zhù)較高的采購成本和運行維護費用。

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的進(jìn)步和不斷普及，gprs網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)無(wú)處不在，而且應用成本已經(jīng)降到了很低，而利用gprs嵌入高壓變頻器，實(shí)現遠程監控通信，不但具有系統易維護性、可擴展性和安全性，而且具有g(shù)prs通訊的所有優(yōu)點(diǎn)。

　　基于gprs的遠程監控具有以下特點(diǎn)：

　?。?）快速登錄，永遠在線(xiàn)，覆蓋面廣。

　?。?）安全性高，系統在數據傳輸過(guò)程中加入了加密機制，資料可以在公網(wǎng)上安全地傳輸。

　?。?）可靠性強，系統具有糾錯、重發(fā)機制，從而確保資料的完整性和正確性。其次，系統具有自動(dòng)恢復功能，在gprs網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)不穩定的情況下，保證系統穩定工作，而無(wú)需人工干預。

　?。?）多用戶(hù)的業(yè)務(wù)復用，不同的網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)共享同一組gprs信道，但只有當某一個(gè)用戶(hù)需要發(fā)送或接收資料時(shí)才會(huì )占用信道資源。系統依托相應的軟件，可以靈活地同時(shí)實(shí)現點(diǎn)—點(diǎn)、點(diǎn)—多點(diǎn)的數據傳輸。

　?。?）節電功能，在不發(fā)送資料的時(shí)間里設備可以處于待機狀態(tài)，定時(shí)或資料觸發(fā)登錄網(wǎng)絡(luò )。

　　gprs接入與電話(huà)撥號接入的比較如附表所示。

　　目前，我國移動(dòng)通訊推出的gprs業(yè)務(wù)日趨成熟，gprs的應用逐漸成為監控領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。而且用戶(hù)可以根據自己的需要，以月租、包月等多種形式進(jìn)一步降低gprs通信的費用。因此，gprs作為目前和將來(lái)大規模發(fā)展的一種組網(wǎng)方式，具有分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò )化、開(kāi)放式特點(diǎn)，在工業(yè)控制、環(huán)境保護、水利水文監測、報警等行業(yè)中必將得到愈來(lái)愈廣泛的應用。

　　2 gprs遠程監控的實(shí)現

　　下面描述了通過(guò)gprs遠程監控的實(shí)現方法，并說(shuō)明了如何利用at指令與gprs模塊通訊，提出了利用

　?。g覽器/服務(wù)器）架構進(jìn)行監控的思想，并給出了試驗的步驟及應用實(shí)例。

　　2.1 gprs遠程監控系統

　　gprs遠程監控系統由智能控制器，gprs通信模塊、中國移動(dòng)通信網(wǎng)路（gprs網(wǎng)絡(luò )）、internet公共網(wǎng)絡(luò )、數據服務(wù)器、企業(yè)局域網(wǎng)及其計算機設備等組成。高壓變頻器gprs遠程監控系統如圖1所示。

　　首先，高壓變頻系統采集到現場(chǎng)參數，并進(jìn)行加密、壓縮處理后，以數據流形式通過(guò)串行方式接到gprs通訊模塊上，與中國移動(dòng)基站進(jìn)行通信，基站sgsn再與網(wǎng)關(guān)支持節點(diǎn)ggsn進(jìn)行通信，ggsn對分組資料進(jìn)行相應的處理。gprs模塊以gprs資料包的形式通過(guò)gprs網(wǎng)絡(luò )把資料發(fā)送到中國移動(dòng)的內部網(wǎng)（cmnet），然后由中國移動(dòng)通過(guò)gprs服務(wù)節點(diǎn)（gsn），把資料發(fā)送到internet上，并且去尋找在internet上的一個(gè)指定ip地址的服務(wù)器。由于gprs網(wǎng)絡(luò )工作方式是以ip地址尋址為基礎的，所以公網(wǎng)上的internet數據服務(wù)器只需要簡(jiǎn)單接入internet，并具備公網(wǎng)分配的ip地址即可。數據服務(wù)器端利用winsock編程，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )資料的收發(fā)，并轉發(fā)到內部網(wǎng)絡(luò )的數據庫上去。數據庫方便數據維護和webserver調用。系統同時(shí)也可以實(shí)現資料、指令的反向傳輸，以達到遠程控制的目的。工作站通過(guò)internet訪(fǎng)問(wèn)web服務(wù)器，就可以瀏覽到各監測點(diǎn)的詳細信息了。

　　基于gprs的遠程監控系統依靠移動(dòng)通信網(wǎng)路，在現場(chǎng)參數采集完畢后，再根據實(shí)際需要編寫(xiě)gprs終端通訊程序和相關(guān)軟件即可。

　　2.2 gprs遠程終端的實(shí)現

　　gprs遠程終端的數據采集如圖2所示。

　　gprs遠程終端主要由數據采集器和gprs模塊構成。首先，高壓變頻器的控制單元將采集到的工業(yè)現場(chǎng)參數，一方面在現場(chǎng)顯示、參與控制，另一方面要發(fā)送給gprs模塊，控制gprs模塊本身的操作，并在資料模式下把經(jīng)過(guò)加密和容錯處理后的資料發(fā)送給數據服務(wù)器。

　　高壓變頻裝置與gprs模塊之間的通信協(xié)議是串口協(xié)議，高壓變頻裝置通過(guò)串口來(lái)對gprs模塊進(jìn)行設置，在建立數據信道之前的設置指令包括：

　　at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”

　　說(shuō)明：初始化網(wǎng)絡(luò )會(huì )話(huà)，在模塊上建立一個(gè)資料賬號，接入到中國移動(dòng)gprs網(wǎng)絡(luò )。

　　返回：ok

　　at×e2ipa=1，1 說(shuō)明：當前會(huì )話(huà)上的ip連接

　　返回：ok

　　at×e2ipo=1，“218.79.163.201”，5000

　　說(shuō)明：初始化一個(gè)tcp連接，218.79.163.201為服務(wù)器端ip地址。

　　返回：connect表明建立連接成功。

　　建立連接后，gprs模塊進(jìn)入資料狀態(tài)，高壓變頻裝置即可發(fā)送和接收信息資料了。

　　2.3 遠程監控系統的組成結構

　　2.3.1 服務(wù)器端

　　在基于gprs的遠程監控系統中，數據服務(wù)器端通過(guò)基于tcp/ip協(xié)議的socket套節字，進(jìn)行與gprs終端的資料收發(fā)，通過(guò)開(kāi)發(fā)的在服務(wù)器運行的軟件對資料進(jìn)行處理，然后更新到sql數據庫中，讓合法用戶(hù)可以在任何時(shí)刻、任何地方通過(guò)瀏覽器查看資料。瀏覽器通過(guò)因特網(wǎng)查看遠程設備剛剛更新到數據庫中的信息，達到現場(chǎng)數據分析、顯示等功能。其工作流程如圖3所示：

　　2.3.2 瀏覽器

　　瀏覽器端不需要特別的軟件，系統自帶的上網(wǎng)軟件就可以訪(fǎng)問(wèn)到服務(wù)器上web接口。

　　2.4 gprs監控系統的通訊試驗

　?。?）首先，要插入sim卡（插卡時(shí)要斷開(kāi)電源），接好天線(xiàn)，用rs-232串行線(xiàn)纜將gprs模塊與計算機串口連接。接通gprs模塊電源，等信號指示燈開(kāi)始閃動(dòng)時(shí)表示模塊已經(jīng)開(kāi)機，并且注冊gsm網(wǎng)絡(luò )成功。

　?。?）gprs設備上電，該設備自檢后，進(jìn)入命令模式，指示燈顯示工作正常。

　?。?）對gprs模塊進(jìn)行設置可以通過(guò)第三方軟件進(jìn)行參數配置也可以通過(guò)超級終端進(jìn)行測試，發(fā)送at指令at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”，若有數據顯示回車(chē)后返回ok。說(shuō)明硬件連接正確。也自編軟件進(jìn)行測試。圖4是超級終端連接gprsdtu的畫(huà)面。