GPRS移动通信

GPRS移动通信（共9篇）

GPRS移动通信 篇1

当前, 电网庞大复杂, 输电设施多在距离人们居住地方较远的山上、陡坡等处架设, 一方面管理人员不易对故障设施检测并修复, 另一方面很容易对管理人员的人身安全带来威胁。尤其在较寒冷的冬天, 电力工作人员须在冰冷、湿滑的环境下, 对电网设施进行清冰、检测等工作, 很容易出现安全事故。针对上述安全问题, 以及在国家大力发展智能电网的环境下, 本文设计了一种基于GPRS无线通信的新型的输电设施监控系统。通过本系统, 可以自动的对输电设施进行全天候的监控, 如果监测到输电设施各个参数的数据有异常, 系统会将警报信息自动发回给远端的服务器系统, 实现实时监控。

1 系统设计

本系统主要采用了以ARM9为核心的TQ2440开发板作为数据处理平台并分为两部分, 第一部分是主控中心, 第二部分是监控终端。在监控终端处, 主要对电网的A、B、C三相电电力线缆接头处的温度和电网塔杆的角度进行监测, 同时对外界环境中的温度、湿度、风速、阴晴度进行了监测。在监测节点处采用了GPRS无线通信技术, 将各个传感器采集到的数据发送回主控中心, 主控中心再进行相关的处理。考虑监控终端野外工作的特性, 采用了太阳能电池板进行供电, 同时也实现了太阳能自动跟踪系统, 保证了监测设备供电的特殊性。

监控终端设计主要采用ARM开发板作为处理器, 并结合了TLC2543 AD转换芯片、风速传感器、湿度传感器、铂电阻 (PT100) 、温度传感器和角度传感器对电网上的电力线缆的ABC三相电接头处温度和塔杆的倾斜角度以及外界环境的温度、湿度、风速进行监测, 并通过GPRS无线传输技术将数据传回主控中心。监控终端系统模块图如图1所示。

1.1 监测节点GPRS通信设计

华为GTM900-B是一款双频900/1800MHZ高度集成的GPRS模块。主要通过串口对其进行读写操作, UART接口与外界进行串行通信, 支持3.00V电平输入和输出。UART接口的信号除了RXD0、TXD0是高电平有效之外, 其余所有信号均为低电平有效。UART接口有512byte的发送FIFO (First in First Out) 和接收FIFO, 支持可编程的数据宽度、可编程的数据停止位、可编程的奇/偶校验或者没有校验。UART接口工作的最大速率为115.2Kbit/s, 默认支持9600bit/s的速率。通过ARM板提供的USB-HOST口, 使用USB转串口线。

1.2 系统主电源模块与GPRS电源模块设计

考虑到功耗要求, 选用正着科技的高频开关式电源模块, 开关频率300K以上, 转化效率可达93%以上。铅蓄电池输出为12V将一级电源模块转化为稳定5V电源, 给开发板和系统核心模块供电, 作为系统的主电源模块。考虑到运算放大器的精度和其他因素, 运算放大器需要双电源供电, 将一级电源输出接2级电源, 将5V电源转化为正负12V电源实现相关器件的供电。

系统采用的TQ2440开发板设计电源为5V/2A, 考虑到系统其他模块电源之间的兼容性, 设计单独GPRS模块的供电电源, 使用LM2576降压稳压芯片, LM2576最大输出电流可达3A, 完全满足GPRS通信出现的2A峰值电流需要, 使用太阳能供电系统的铅蓄电池 (输出12V) , 稳压到5V接开发板, 供电测试, 通信情况良好。

1.3 太阳能供电系统

监测系统安装在重要电力线缆塔杆节点处, 需解决自身供电需求。因此选用太阳能供电系统。本系统设计的架构和参数具体如下:太阳能电池板采用多晶硅电池板, 输出参数17-23V 4A;铅蓄电池输出12V, 蓄电量7AH;阳光充足时太阳能电池板输出在23V左右, 在给蓄电池充电的同时, 也满足系统总体供电需求, 也就是所谓的“浮充”。因为电池板在阴天也能正常输出稳定电压, 因此可满足全天候供电需求。电源充电, 供电之间的协调关系通过太阳能控制器来完成。如图2所示。

阴影检测电路包括两个电压比较器, 但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成 (安装时四个光敏电阻分两组:RT1与RT3一组;RT2与RT4一组, 中间用深色挡板隔开) 。每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻, 另一只为下偏置电阻;一只检测太阳光照, 另一只则检测环境光照, 送至比较器输人端的比较电平始终为两者光照之差。当RT1、RT2、RT3和RT4同时受环境自然光线作用时, RP1和RP2的中心点电压不变。如果只有RT1、RT3受太阳光照射, RT1的内阻减小, LM358的3脚电位升高, 1脚输出高电平;同理, 如果只有RT2、RT4受太阳光照射, 7脚输出高电平。所用单片机型号为AT89S52, 定义P2口负责信号检测和步进电机正反转控制。

2 GPRS程序设计

无线通信模块主要采用了华为的GTM900-B系列的产品, 它具有标准SIM卡接口 (1.8或3V) 和两路模拟音频接口电源接口, 并且支持FR、EFR、HR和AMR的语音编码支持免提通话, 提供回声抑制功能、短消息业务、支持MO和MT点对点和小区广播短消息模式支持TEXT和PDU GPRS数据业务GPRS CLASS 10编码方式CS 1、CS 2、CS 3、CS 4最高速率可达85.6Kbit/s支持PBCCH, 内嵌TCP/IP协议。其linux驱动程序[4, 5]代码实现如下所示:

连接的串口, 进行相关设置, 如波特率等, 保存原有串口设置;

上述代码是对串口进行初始化设置, 主要包括对波特率、数据位、奇偶校验位等得设置, 在这里波特率设置为115200。

在上述代码中, 首先确认了数据是否存储在手机卡内 (可以不去确认) , 然后利用GTM900-B的AT指令at+cmgf=1设置了数据内容为文本格式。最后利用AT指令at+cmgs="%s"%c%c, 发送数据。当数据发送完毕后, 对串口进行了初始化设置, 恢复原有的串口。

3 结束语

本文阐述了ABC三相电的电网监测系统GPRS通信的设计, 该系统经过测试, 达到了预期的监测效果和实时速率要求。考虑监控终端野外工作的特性, 采用了太阳能电池板进行供电, 同时也实现了太阳能自动跟踪系统, 保证了监测设备供电的特殊性。但由于电网设备结点大部分都处于位置比较偏僻、人很难接近的地方, 所以还需完善, 进一步提高稳定性。

摘要：为了有效解决远程实时监测电网线路的ABC三相电温度和周边环境情况, 实现电网的智能预警, 减少人力和物力资源的投入及人工监控的弊端, 设计了电网监测系统。该系统采用GPRS无线通信技术, 在Linux嵌入式操作系统基础上, 通过基于ARM9的S3C2440A处理器对采集的传感器信息进行处理, 实现智能实时监控, 不仅使用电单位的用电处于安全状态, 而且也为整个电网的安全经济运行创造了条件。

关键词：Linux,GPRS,ARM9,电网监测,监控终端

参考文献

[1]曹军威, 万宇鑫等.智能电网信息系统体系结构研究[J].计算机学报, 2013.

[2]汤普森.实用模拟电路设计[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[3]韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京:人民邮电出版社, 2007.

[4]孙天泽等.嵌入式设计及Linux驱动开发指南[M].北京:电子工业出版社, 2005.

GPRS移动通信 篇2

一、需求分析

GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。

GPRS通信方式更适合于环保数据采集业务，目前省环保监测站与各采集点采用电话线传送数据或手工抄录，实时性差，费用也不便宜。GPRS无线传输数据有以下优势：

1． GPRS用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的营业点无需进行拉线，埋线等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。

2． 终端价格比较低，与DDN相比，较DTU或DDN专线Modem其终端价格便宜很多。

3． 仪器设备反向控制：本系统对符合环保总局制订的标准数据协议的仪器设备可以实现仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能。4． GPRS资费便宜，计费合理。GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜。环保数据采集业务没有大数据量的信息传输，不必要采用资费很高的专线（DDN、帧中继）。GPRS还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。

5． GPRS能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永不掉线。

6． GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身就是一个分网（IP网或X.25网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信息）而言，网络接入更加直接方便。

南京永成网络电子工程有限公司 ．覆盖较好，比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。

二、解决方案 1． 系统结构图

2、系统方案

GPRS环保污染源在线监控系统方案： 监控终端部分：

如果采用工控机，监控仪器通过环保智能数据集中器与工控机端软件连接，通过通用型GPRS调制解调器建立无线数据连接；

如果不采用工控机，监控仪器通过环保智能数据集中器直接与智能型GPRS调制解调器连接，由其建立无线数据连接；

移动网络部分：利用中国移动现有的GPRS/GSM网络，监控点和监控中心系统的所有交换信息通过中国移动的数据通信网关进行加密数据传输；

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

环保监控中心部分：监控中心服务器申请配置固定IP地址，申请配置专线或VPN与移动的数据通信网关连接，监控中心服务器上安装无线GPRS环保污染源在线监控系统软件。

<通用型GPRS调制解调器> 通过无线GSM/GPRS网络进行数据传输； <智能型GPRS调制解调器> 应用嵌入式处理器进行数据处理、协议封装，通过无线GSM/GPRS网络进行数据传输；

<环保智能数据集中器> 环保智能数据集中器功能强大，可支持多种通用接口方式，实现计量数据的存储、预处理、传输等多种功能。环保智能数据集中器可直接通过标准接口连接到监控仪器，完成对监控参数的采集或进行控制操作。产品既可支持单个仪器设备，也可以同时支持多个仪器设备。

<无线GPRS 环保污染源在线监控系统软件> 无线GPRS 环保污染源在线监控系统软件包括通信服务器、监控中心服务器、数据库服务器、WEB 服务器四个部分。

通信服务器负责实现行业数据通信协议、数据代理转发、通信设备状态监控等功能；

监控中心服务器实现数据分析、存储、反控等功能；

数据库服务器进行数据存储、备份； WEB 服务器实现实时监控、数据管理、业务管理等功能。

具体实现时通信服务器、监控中心服务器、数据库服务器、WEB 服务器可以安装在一台服务器中，也可以安装在不同服务器中。如果行业客户要求对终端进行终端IP 绑定，需要安装RADIUS 服务器，为系统提供AAA 认证和IP 绑定功能。推荐省级监控中心通过公网使用VPN 接入到移动GPRS 网，这种方式成本比较低，安全性比较高，而且速度和网络服务质量都保障；也可以通过GPRS 专线接入到移动GPRS 网，这种方式成本高，安全性高、稳定可靠。各级监控中心相互之间通过VPN 相连。各监控点使用用GPRS 终端，通过移动的网络与监控中心相连。

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

3．系统组成 1）终端设备 用户端：

采用永成网络科技发展有限公司的GPRS通信模块，采用PCMICA串口和计算机 相连，完成用户系统的构成，其中用户的计算机运行用户的系统软件和应用软件。局端：

采用移动公司提供的线路和接口。

随着科技的不断发展，便携式PC手持式计算机（Pocket PC）功能日渐强大，特别是手持式计算机（Pocket PC）体积不断精简，对于企业的员工而言Pocket PC携带及操作都很方便。用户系统：

用户采用PC机，利用PCMCIA 串口和本终端相连，实现系统的通信。

永成网络科技发展有限公司提供的GPRS Modem(pcmcia卡式)与台式Modem（RS232 接口）通用的操作环境和强大的处理能力使得终端设备能够通过对GPRS网络及后台应用服务的支持，迅速完成数据查询及业务处理。应用服务

主要由四层软件组成: 前端软件：

前端软件运行于终端上，支持本地业务数据的查询及业务事务处理；同时管理

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

无线通讯网络，完成拨号、挂断及状态监测；对于事务处理请求与确认，实现可靠的传输控制，保证与局端的协作。外网服务软件：

外网服务软件完成与前端软件的安全认证及加解密，协同外网查询数据库完成 据库；为内网服务软件与前端软件提供穿透物理隔离的传输，使业务处理请求可以安全有效地到达内网并进行处理。内网服务软件：

内网服务软件完成与外网服务软件的隔离传输，及与前端软件的安全认证和加 解密，对前端产生的事务处理请求进行解释、执行，依靠数据库适配层软件，将各业务数据库同步至外网查询服务软件。局端数据库适配层软件：

局端数据库适配层软件对存在于多体系异种数据库平台的业务数据库提供抽象 接口，支持内网服务软件完成事务处理及数据同步。用于GPRS网络的无线数据传输

经过数年多的建设，中国移动GPRS网实现了沿海地区的全面覆盖和山区地区的地 市覆盖，并且于2002年5.17正式向用户提供服务。GPRS业务的高速数据传输、“永远在线”、“流量计费”和“全国漫游”的特性以及中国移动的优质网络，满足了不同层次客户的需求，也为发展行业应用奠定了坚实的基础。4．专线APN传输方式

根据企业对网络安全的特殊要求，永成网络科技发展有限公司设计了基于GPRS网络的数据传输方案，采用了多种安全措施，主要包括：

● 通过一条2M 专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。● 为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。

● 客户可自建一套RADIUS服务器和DHCP服务器，GGSN向RADIUS服务器提供用户主叫号码，采用主叫号码和用户账号相结合的认证方式；用户通过认证后由DHCP服务器分配企业内部的静态IP地址。

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

● 端到端加密：移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。

● 双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。5．业务流程

GPRS专网系统终端上网登录服务器平台的流程为：

1）用户发出GPRS登录请求，请求中包括由移动公司为GPRS专网系统专门分配的专网APN；

2）根据请求中的APN，SGSN向DNS服务器发出查询请求，找到与企业服务器平台连接的GGSN，并将用户请求通过GTP隧道封装送给GGSN；

3）GGSN将用户认证信息（包括手机号码、用户账号、密码等）通过专线送至Radius 进行认证；

4）Radius认证服务器看到手机号等认证信息，确认是合法用户发来的请求，向DHCP 服务器请求分配用户地址；

5）Radius认证通过后，由Radius向GGSN发送携带用户地址的确认信息； 6）用户得到了IP地址，就可以携带数据包，对GPRS专网系统信息查询和业务处理平台进行访问。

6、安全方案

第一级：安全的网络接入层

使用移动公司分配的专门的APN进行无线网络接入； 分配特定的手机号：手机主叫号在移动GSM交换机生成，已经进行了加密，资深的网络黑客也是很难伪造手机号的。移动在网络侧HLR网元给手机号和APN做了绑定，只有属于行业的手机号才能访问专用APN。黑客拿着其他手机号的GPRS终端根本无法呼叫专门的APN。第二级：安全的终端认证

数据中心可以给每个GPRS终端分配特有的用户ID和密码，交换机资深黑客即使伪造了合法的手机号，但是数据中心分配给GPRS终端的用户ID和密码没有，依然与数据中心建立不了呼叫，而数据中心可以周期性命令各电表数据采集点将用户ID和密码改掉。第三级：安全的防火墙过滤

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

第四级：安全的应用系统

业务数据在传输前进行加密压缩，保障数据在传输过程中的安全性。应用系统提供强大的分级权限管理，保障数据在使用过程中的安全性。[ 软件系统架构]

四、移动资费标准及设备费用

1、该业务包括开户费、安装调试费、GPRS 专网使用费以及使用GPRS 产生流量的资费。

1）专网开户费以及安装调试费(专网应用)开户费：1000 元 安装调试费：500 元

2）服务器端GPRS 专网使用费(专网应用)1000 元/月或者10000 元/年，对终端数目不限；

3）终端GPRS 流量资费（终端应用）

月租费（元）赠送的免费流量数（MB）超过赠送流量后的流量费（元/KB）

自由套餐 0 0 0.03 经济套餐 20 1 0.01 时尚套餐 100 20 0.01

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

商务套餐 200 不限量使用

2、设备需要终端路由器一台在5000 元左右（客户自行选择），每个点配备一台GPRS 无线MODEM，大概在2000-2800 元之间。

南京永成网络电子工程有限公司产品简介

1.概述

GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio Server)的英文简称，是在现在GSM 系统上发展出来的一种承载业务，目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA 帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似，因此，现有站子系统（BSS）从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP 和X.25 服务。GPRS 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用。数据传输速率高达160Kbps。使用GPRS 技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费。从而降低了服务成本。随着无线通信技术的发展，GPRS 产品在数据传输领域的应用日益广泛。尤其是GPRS模块的出现，更加促进了这种应用的发展。但普通的GPRS 模块在使用时有些局限性，它没有内嵌TCP/IP 协议栈，需要用户提供TCP/IP 的支持。没有实现TCP/IP 协议解析的终端将不能直接使用GPRS无线模块实现GPRS 数据通信。一般中小规模CPU 系统的资源较宝贵，在中小CPU 系统实现TCP/IP 协议栈，一是费时费力，二是系统的负荷太大，甚至难于胜任。针对中低端CPU 系统实际情况，南京永成网络公司专门设计出一款带TCP/IP 协议处理的无线MODEM GPRS-1000EP。永成网络GPRS-1000EP 是一款带TCP/IP 协议转换功能的无线GPRS MODEM，它提供一

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

个DB9-M 的RS232 接口，可适用于所有带串口的终端设备，为不具备TCP/IP 协议处理的终端提供GPRS 通信的能力。2.系统功能与特点 A、该款MODEM的功能：

1.标准的AT 命令界面,方便程序设计（AT命令参见附录一和附录二）2.TCP/IP Internet 内嵌的协议栈，轻松互联 3.RS232接口方式，更加简便的通讯方式 4.可通过串口升级程序 B、性能：

1.使用低功耗高性能的CPU做处理器，16 位内部数据总线，128KBSRAM，512KB FLASH，可高速处理协议和大量数据。

2.使用CLASS 10无线模块，下行4个通道，上行2个通道 3.支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP协议栈

4.一个符合ISO7816-3IC卡标准的SIM卡座，支持符合GSM11.11和 GSM11.10规范SIM卡。

5.简化的接口设计，使用通用的232接口和简单的AT命令交互界面。6.供了更方便的电源接口，即可使用外挂电源。又可从串口直接取电。7.整机功耗小于3W。

8.GPRS-1000EP电路板尺寸10cm*6cm 9.同时更具嵌入式系统要求，可提供内置式模块（不带外壳，可通过 插针与嵌入式直接系统相连）3.技术指标

音频/短消息 支持通话或紧急呼叫

支持全速率、增强全速率和半速率

支持双音频（DTME）支持中、英文短消息

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

支持G3 传真 支持完善的AT 命令 GPRS 数据 GPRS Class 10 编码方案：CS1 CS4 符合SMO31bis 技术规范

接口

天线接口：50Ω 5MA（阴天）SIM 卡：3V/5V，自动检测 接收灵敏度：-104dbm 发射功率：CLASS4(2W)/GSM(900)CLASS1(1W)/GSM(1800)频率误差：<=0.1ppm 用户数据接口： ●RS-232 串口数据接口 ● 接口端子：20Pin ● 波特率：300~115,200 bits/s 电源

电压：DC 4.5V~40V 功耗：通信时平均电流400mA，空闲时35mA 其他参数 尺寸

● Saro-1000EP：100*60（嵌入式电路板尺寸 可根据用户需求定制）

● Saro-1000EP：110*75（不包括天线）重量：150g

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

工作环境

●工作湿度：-20~50 度 ● 湿度范围：0-95%,非冷凝 4.典型应用

GPRS无线数据传输系统有很广泛的应用范围，几乎所有低速率的数据传输服务都可以应用，如城市配电网络的自动化、自来水、煤气管道自动化、商业POS 机、INTERNET 接入、个人信息、股票信息、金融、交通、公安、环保、彩票等领域。

工业遥信、遥测、遥控

● 无人值班机房监控和远程维护（如移动基站、微波、光纤中继站等）● 城市配电网自动化系统数据传输 ●自来水管道、闸门、泵站与水厂监控 ● 煤气管道、闸门、与加压站监控 ● 供热系统实时监控 ● 水文监控 ● 环境监控

● 其他无人值班站点（如仓库、办公室等）监控 金融、零售行业

● POS 机联网、自动柜元机（ATM）公安交通行业

● 公安移动性数据查询

● 交通监控与城市路口交通信息发布 移动车输监控调度系统

● 公安、110、交警车输监控调度 ● 银行运钞车、邮政运输车监控调度 ● 出租车、公交车管理调度

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

传真：025-84497003-8007

南京永成网络电子工程有限公司

通信处理流程： 1)设置参数 2)登陆GPRS 网路 3)建立TCP 链路 4)数据传输 5)挂断TCP 连接 6)断开GPRS 连接 5．无线MODEN扩展AT命令

六、客户服务

南京永成网络电子工程有限公司将有专门的客户代表提供专业的技术咨询服务，保证在接到投诉后的24小时解决问题。

地址：南京市大光路47号宏鹰大厦1202室

电话：025-83918646、84497003 网址：

GPRS移动通信 篇3

关键词：Zigbee无线监控系统

0引言

随着对供热系统节能研究的深入，热计量与温度控制已成为当前暖通行业关注与研究的焦点，具有较高的技术含量，是一个高科技有效应用于有关国计民生的典范，具有广阔的市场空间。本研究通过对GPRS无线通信模块和Zigbee射频模块的控制进行温度、流量和压力数据的传输与交互，为智能热量表和智能温控阀预留了接口，解决了使用Modem过程中存在的问题，而使用智能热量表计量和使用智能温控阀控制可以解决热计量不透明的问题，为最终实现温度的实时监控计藿提供前提条件。

1关于Zigbee技术

传感和控制设备的通信并不需要高的带宽，但是要求低的反应时间，非常低的能量消耗，以及大范围的设备分布。Zigbee协议正是为无线网络中传感和控制设备之间的通信提供了一个极好的解决标准。zigbee是一种短距离、架构简单、低消耗功率与低传输速率的无线通信技术，其传输距离约为几十米，使用频段为免费的2.4GHz频段，传输速率为20—250KB／s网路架构具有Master／Slave属性，并可双向通信。在标准规范制订方面，主要是IEEE802.15.4小组与Zigbee Alliance两个组织，两者分别制订硬件与软件标准。Zigbee联盟制订Zigbee可支持星形、树形和网状3种网路架构。相对于其他无线网络技术，它更适合于组建大范围的温度监控系统，将Zig-bee技术应用到集中供热监控系统中将有非常诱人的前景。

2系统功能与结构设计

2.1系统功能监控系统可对热网的运行实时监视、测量、记录热网运行参数并进行参数(温度、压力和流量)的超限报警；完成日常的管理工作，包括报表的生成和打印，热网计量管理，控制器的工作参数设定，远程数据采集，运行数据的汇总和综合分析和历史数据的备份等功能。通过对热网进行自动控制，使整个系统供热均匀，满足舒适性要求，同时减少热量消耗，达到节能的目的，为最终实现“热”的商业化和市场化提供前提条件。

2.2系统结构整个系统总体上可以分为3层：管理层、采集控制层和现场仪表层，而现场仪表层又可以分为Zigbee总节点和Zigbee分节点。

2.2.1管理层管理层位于热力公司主站，由以工业控制机为核心的网络组成，工业控制机全天候运行。工业控制机既是调度中心的服务器，同时相对于各采集控制站点来说，又是客户机。服务器通过ADSL实时采集、存储来自各客户机站点的数据，并对各站点运行情况进行实时监控。

2.2.2采集控制层采集控制层位于各热力公司分站，实时采集、存储、监视和处理来自智能传感器的信号，完成采集数据的网络传输，并且能够随时设定超限报警等参数。

2.2.3现场仪表层现场仪表层位于各个热用户的住宅内，分为Zigbee总节点PICF4620通信，将温度信号采样、调理直接转换为标准的数字和Zigbee分节点。Zigbee总节点由Zigbee芯片CC2420和GPRS模块等组成，而Zigbee分节点由智能温度、压力、流量传感器，Zigbee芯片CC2420和LCD等组成，智能传感器将实物理量经过采集、调理直接转换为标准的数字信号通Zigbee和GPRS网络传输给采集控制层。

2.3系统软硬件结构设计

2.3.1系统硬件设计系统硬件部分由上位机与下位机两部分组成。上位机部分由Pc机组成，下位机部分由Zigbee总节点控制器和Zigbee分节点控制器组成。Zigbee总节点控制器选用Microchip的PICF4620芯片作为核心，安装在各个楼层的公共位置：Zigbee分节点控制器选用Microchip的PICF4620芯片作为核心，安装在各个热用户的住宅内。GPRS模块选用Motorola的G200G20是该公司推出的内嵌TCP／IP协议的GSM／GPRS模块，性能优越，体积小巧，而且解决了GSM／GPRS模块无线通信和数据传输终端的协议瓶颈和成本问题。该模块广泛应用于短信中心、GPRS监控系统、无线POS机、无线抄表、车辆防盗等。G20通过UART与PICF4620进行通信，将数据信息与控制信号在Zigbee总节点控制器和上位机之间进行双向的传递。Zigbee是一种低成本、低能耗、全双工的无线通信协议。Zigbee模块选用Microchip生产的CC2420芯片及其自主开发的Microchip协议栈1.0精简版。CC2420芯片通过SPl与单片机PICF4620通信，将数据信息与控制信号在Zigbee总节点控制器和Zigbee分节点控制器之间进行双向的传递。DS1821是美国DALLAS半导体公司推出的一种新型单线可编程智能温度传感器。DSl821通过I／O接口与单片机PICF4620通信，将温度信号采样、调理直接转换为标准的数字信号再通过Zigbee和GPRS网络传输给上位机。

2.3.2系统软件设计系统软件部分由下位机与上位机两部分组成。下位机软件主要实现控制器对数据(温度、压力和流量)的采集与传输，对热阀的控制和超限现场报警等功能。下位机软件又可以分为Zigbee总节点部分和Zigbee分节点部分。Zigbee总节点软件部分负责将Zigbee分节点采集到的数据和信号集中，通过GPRS模块传送到上位机，将上位机发送的控制指令向下传给Zigbee分节点：Zigbee分节点软件部分负责将智能传感器采集到的数据和信号通过Zigbee网络传送到Zigbee总节点，接收Zigbee总节点发送的控制指令去控制电机实现智能热阀的自动控制。在熟悉Microchip协议栈1.0精简版和AT指令集的基础上，实现智能传感器的户内温度、压力和流量测量，然后通过Zigbee和GPRS网络进行数据的传输。上位机软件主要实现包括用户管理及参数配置，数据库结构设计，实时监控和报警，系统数据显示和报表打印等功能。作为一个完整的监控系统，对其安全性的设计是非常重要的。热网监控系统设计应用程序登录时应有密码保护，对使用人员有权限设定，能够对数据库的实时数据和历史记录进行恢复和备份，这些安全手段都有效地保证了系统和数据库的安全。此外，由于监控系统可以适用于热网的不同情况，因此热网的一些基本参数有时会需要改动。监控系统可以对这些参数进行修改，方便管理人员对热网的操作和管理。

3结束语

GPRS移动通信 篇4

随着GSM短信业务的普及, 以及各种工业GSM模块的推出, 利用GSM模块实现基于短信的数据传输成为重要的远程数据传输解决方案。

1 硬件设计

无线通信不仅要实现内容的输入, 同时还要实现这些数据的网络传输。系统的主体部分是一个构成计算机系统的最小系统, 包括CPU、RAM、ROM等。S3C2440芯片是Samsung公司推出的一款16/32位微处理器, 主要面向手持设备和低成本、低功耗、体积小的一般应用, GPRS模块采用Wavecom公司生产的Q2403 GPRS/GSM模块。总体的硬件结构如图1所示。

2 软件设计

基于GSM短信的嵌入式软件具体实现步骤: (1) 编写串口驱动程序, 并完成串口设备的初始化和通信操作; (2) 根据短信协议编码数据, 使用AT指令通过GSM模块收发短信。

2.1 串口通讯程序的实现

S3C2440属于片上系统, 处理器上具备串口、显示等外围接口电路, 在本系统中使用S3C2440的UART端口, 将GPRS模块的RS232的RXD, TXD与之相连接。需要在内核中添加相应的串口驱动。串口驱动完成基本的底层操作, 为上层的通讯程序提供接口函数。

2.1.1 串口的初始化

嵌入式Linux是通过设备文件访问串口的, 在访问串口时, 需要打开相应的串口设备文件。

初始化程序需在使用前调用, 通过对相关的参数进行设置, 包括波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。通过结构体termios进行设置以设置串口。结构的定义如下:

将串口的波特率设置为115200bps, 其模式设置为8位数据为, 1位停止位, 无奇偶校验位。

2.1.2 串口的读写

在进行串口通信前需要完成串口的初始化工作, 然后通过Linux下的write和read函数分别进行对串口的读和写操作。其函数原型如下:

2.2 应用程序设计

应用层的的设计和实现是本系统的重点, 涉及了短信协议的传输层中各个功能的具体分析和实现。

2.2.1 AT指令集

GSM AT指令集是欧洲通信标准化委员会ETSI制定的一套用于控制移动电话等设备的命令集规范。使用该命令集可以通过移动设备完成对短消息的发送和接收。通过GSM AT指令发送短消息的网络结构如图2所示。

其中终端设备 (TE) 通过AT指令和终端适配器 (TA) 交互, TE负责人机接口, 在TE基础上可以完成复杂的业务流程, 最后通过移动设备 (ME) 完成于移动通信网络的信息交互。

驱动GSM模块完成相应操作, 需通过串口发送标准AT指令实现。下面列出一些常用的AT指令和解释:

AT+CMGF:选择信息格式, 可以为TEXT或PDU模式

AT+CNMI:设置如何从网络接收端信息

AT+CMGS:发送短信息

AT+CMGR:读取短信息

AT+CMGD:删除短信息

短消息的发送和接收有3种模式:BLOCK、PDU和TEXT模式。

2.2.2 短消息的接收流程

收短信的流程为:首先通过向串口发送“AT”, 测试GSM模块的当前状态。当模块返回“OK”说明模块正常, 确认之后即可开始进行短信的收发操作。短信收发流程如图3和图4所示。

2.2.3 删除短消息

通过发送AT+CMGR=, 参数代表删除第几条短信, index为ALL时删除全部短信。

2.2.4 设置短信通知指令

通过发送AT+CMMI设置完成后, 当有短消息到来时, GSM模块将向串口发送实例消息, 告知系统有新短息。

3 结束语

以GSM网络作为远程数据传输的平台是一种廉价、稳定、高效的解决方案, 采用该系统所提出的方法可以简单快捷地构建出基于GSM短信的嵌入式应用系统, 在对移动、分散、覆盖面广、动态的监测领域具有广泛的应用价值。

摘要：通过选用Wavecom公司生产的Q2403 GPRS/GSM模块, 实现了具有短信收发功能GSM modem原型, 利用此原型可以轻松实现PC和应用系统间的远程数据传输。

关键词：GPRS,串口,短信息,AT指令

参考文献

[1]李琨.朱绣鑫.赵连莹.Wavecom通信模块Q2406B的外围电路和控制软件设计[J].电子测量技术, 2006 (4) .

[2]杨磊.田作华.朱俊.GSM短消息在粮仓监控系统中的应用[J].微型电脑应用, 2006 (3) .

[3]韩冰.李芬华.GPRS技术在数据采集与监控系统中的应用[J].电子技术, 2003 (8) .

GPRS移动通信 篇5

随着我国电力系统的迅速发展及电力系统经营和管理体制的改革, 传统的抄表和电力管理系统已经不能满足现阶段电力发展的需要。如何及时、准确地了解用户的用电状况、有效地进行负荷管理等一系列问题亟待电力企业解决[1]。

目前有各种通信类型的负荷管理系统, 如无线电、电力载波、电话线等, 但都存在通信设备投资大、运行成本高、工程量大、数据传输速度慢及时效性差、系统运行维护工作量大或可靠性低等问题, 因而难以推广应用[2]。电力负荷管理终端作为安装于用户端的监控设备, 担负着数据采集、历史用电数据保存、电力负荷实时监控、电能表运行状态监测及数据通信等重要任务, 是电力负荷管理系统的基础。

通用分组无线业务 (GPRS) 技术已变得日益成熟, 由于GPRS无线数据通信无需自行组网[3,4], 具有覆盖面广、通信可靠、实时在线、免维护等优点, 为实现无线通信的负荷管理终端的构建提供了便捷、高效和全新的数据信息传输通道, 深受电力企业的青睐。因此, 本研究主要探讨基于GPRS无线通信的电力负荷管理终端设计。

1 终端系统的主要功能

电力负荷管理系统是电力系统现代化管理体系建设的重要组成部分, 是电力系统部门在线监测客户用电数据, 实现客户现场管理和监督的重要技术装备, 是促进电力需求侧管理, 实现有序供电, 保证电网安全的重要技术手段。其主要功能有:

(1) 远程自动抄表。利用负荷管理系统进行抄表, 可以排除技术手段和人为因素的影响, 提高抄表的及时性和准确性;与用电营销系统联网, 实现从抄表到电费结算的全程自动化。

(2) 电力需求侧管理分析。系统为需求侧管理工作提供数据服务, 分析能效管理效果, 评估客户避峰、错峰的有效性和用电的合理性, 可进行需求侧负荷预测并向客户发布供电信息, 提供用电数据服务等。

(3) 实时告警和反窃电监测。利用负荷管理终端强化计量装置的工况监督, 从而防止窃电和因计量装置的故障漏抄电量。负荷管理终端具有实时数据采集和通信功能, 可定时将用户电能计量表中储存的各时段用电量、最大需量、电能表缺相时间、过载时间等数据记录下来, 并能及时上传给主站。

(4) 为电费催收工作提供辅助控制手段。主站将用户购电量下发给负荷管理终端, 终端可根据客户的用电量情况逐步扣减预置电量, 并定时将剩余电量信息上传至主站, 主站再通过短信或电话, 对客户进行电费催缴或进行有选择的负荷控制。

(5) 负荷预测。采集用户的电压、电流、功率、电量等数据, 利用多种先进的预测模式和计算机技术, 依据客户及市场实际情况, 实现中短期特别是短期负荷预测。

(6) 电能质量统计分析。提供电压合格率、功率因数合格率、供电可靠性、谐波监测分析等功能。

2 终端系统的总体结构

电力负荷管理终端系统的结构和组成如图1所示, 主CPU采用EPSON公司推出的32位单片机S1C33209, 实现采集数据的处理, 负责控制判断和各接口通信处理等。使用11.059 2 M的晶振, 倍频后CPU执行速度可达60 M, 保证了终端对实时性和快速响应的要求。主CPU单元有4个串口, 分别用于与无线通信模块, 电表的485、外部红外设备以及RS-232的串口通信。

作为管理终端, 不仅需要能和上层主站进行无线通信, 还需要能与现场的表计进行通信, 以便能够及时了解现场表计的电压、电流、有功功率、无功功率等参数如图1所示。通常终端采集现场表计的用电参数是通过485总线进行的, 当发现电表缺相、断相、逆相序、停走、飞走等重要事件时, 能主动通知主站, 并及时处理。同时, 终端还能够通过脉冲获得现场表计在一定时间的电量, 接收电能表输出的脉冲, 并根据电能表脉冲常数Kp (imp/kWh) 、TV变比Kv、TA变比Ki累积计算电能量、1 min平均功率、最大需量;并记录当日、当月最大值和出现时间。

终端的防窃电, 在实现时主要有以下两种方式:①对门节点的检测, 在放终端的盒子被打开时, 送门节点告警, 通知主站有人操作终端;②对电流互感器的检测, 在有电压的情况下, 线路电流突然变的很小, 则证明很可能有人在窃电。

作为负荷控制设备, 继电器控制输出也是必不可少的, 该终端中有4路继电器跳闸输出, 用来控制相关线路的跳闸, 可用远程发送指令实现控制终端的现场用电线路。

终端4个串口所连接模块中, RS-232接口的数据、无线通信模块接口的数据及红外接口的数据最终都要符合终端的上层规约 (即和主站通信所用的规约) , 且都可以对终端进行操作控制。

对终端无线通信部分采用模块化设计, 便于维护和更换。无线通信模块有单独的CPU, 通过此CPU与GPRS模块进行AT命令以及数据传输。CPU采用PHILIPS公司的ARM7系列芯片LPC2132, 此芯片可以通过串口进行烧写程序, 便于升级。先将程序传输给终端, 然后由终端通过串口给LPC2132烧写程序, 从而可以实现无线通信模块部分的远程升级。主板和无线通信模块之间的接口如图2所示。其中15 V电源给模块供电, 5 V是模块其他地方的供电电源。RST_EN用于控制模块硬件看门狗, 主要是防止模块CPU (LPC2132) 远程升级时被硬件看门狗复位。UP_CTL是模块CPU升级的控制脚。终端还可以通过MB_RST对模块CPU进行复位。这样既可以实现终端和无线通信模块部分的数据通信, 又可以对无限通信模块的CPU (LPC2132) 进行升级。

3 关键技术设计

3.1 终端的电磁兼容处理

电磁干扰主要有两大类[5]:①传导干扰;②辐射干扰。要使终端真正应用电力系统中, 必须通过国家认证的电磁兼容性试验。对于传导性干扰, 解决办法主要是在某些关键处加上磁阻、磁环、压敏、电阻等抗干扰元件, 使得传导性干扰及早被过滤掉。对于辐射干扰, 主要是通过屏蔽和滤波方法来解决, 可以在输入信号端与地之间接一些电容进行滤波。

3.2 远处通信

对于远处无线通信的终端来说, 无线通信部分无疑是本系统考虑的重点。无线通信模块采用西门子公司基于GPRS的三频无线模块MC55[6]。MC55是当今市场上尺寸最小的三频模块, 该模块可工作于900 MHz、1 800 MHz和1 900 MHz, 其内嵌TCP/IP协议, 开发过程中无需对模块编写通信协议。用户可以通过AT命令设置所要使用模块的服务类型、目标IP和端口号, 与管理中心服务器建立TCP/UDP连接[7], 并按照设定的参数维护TCP/UDP连接, 然后通过AT命令打开连接, 即可实现模块和主站的数据连接, 从而实现终端和主站间的数据信息传输。

另外, 需要考虑模块 (几乎所有类型的无线通信模块) 本身设计的问题, 在对模块关电时, 一定要先用AT命令对模块进行软关机, 然后再对模块进行断电, 这样可以大大减小模块的损坏率, 提高模块的应用效率。

3.3 终端远程升级

为了满足电力部门的后续需求, 要求终端必须具有远程升级的功能, 这个也是终端设计中比较重要的部分。远程程序更新根据实际需要有两种方式:①更新全部主控制模块程序;②更新主控制模块下部分程序模块的程序。

前者需要比较长的时间, 操作不方便。后者可以快速更新, 但是需要考虑FLASH存储块的分配合理性, 考虑比较小的调整就能适应不同型号的FLASH。

更新程序过程流程简述:报文接收作为数据的程序代码存入数据RAM, 程序代码校验, 调启动代码到CPU片内程序区, 运行启动代码烧程序, 烧程序结果提示处理, 其中要有中途停电处理。

远程升级工作流程如下:

(1) 上电初始化时, 调用相关函数, 清除“是否需要下装程序”的标记;检查下装程序是否成功, 确定是否需要将下装操作的结果上送主站, 如果需要上送, 则上送完毕后, 清除“下装程序操作完成的结果”的标记。

(2) 收到下载程序的命令与程序数据块时, 调用下装程序, 复制RAM中的程序数据块到FLASH, 下装正常则复位。

4 结束语

在电力负荷管理系统中采用GPRS通信方式具有一次性投资小、维护运行费用低、对环境的适应性强等特点。基于GPRS的电力负荷管理终端实现了现场数据的采集和分析, 能及时发现电网供电量异常, 及时主动上报, 可进一步进行远程控制。该负荷管理终端已在多个供电公司投入使用, 系统运行稳定, 并且易于操作和扩展, 可以有效地满足电力负荷管理与控制的工作要求。

参考文献

[1]王运全, 姜忠福.GPRS无线网络自动抄表及负荷管理系统的研制[J].计量技术, 2004 (8) :46-48.

[2]刘从新, 袁建伟, 曾维鲁, 等.基于GPRS的分布式监控系统的研究[J].电力系统通讯, 2004, 25 (8) :16-19.

[3]LIN C E, LI Chih-ching.A real time GPRS surveillancesystem using the embedded system[C]//The 29th AnnualConference of the IEEE Volume 2, 2-6 Nov.2003:1228-1234.

[4]虞明雷, 姜媛媛.基于GPRS的无线数据传输系统[J].机电工程, 2007, 24 (5) :34-36.

[5]纪峰.电力负荷管理终端的电磁兼容分析[J].电测与仪表, 2007 (9) :42-44.

[6]彭浩.基于GPRS的电力负荷管理系统设计与实现[D].上海:复旦大学信息科学与工程学院, 2008:22-30.

GPRS移动通信 篇6

目前多数线路补偿装置采用有线和近距离无线通信方式为主, 甚至固定补偿不具备通信功能。

为了保证对自动补偿运行参数与状态进行监测, 本方案采用GPRS作为通信手段, 建立10KV线路补偿监控系统。该系统采用先进成熟的GPRS无线数据终端为远程传输模块, 依托稳定、可靠的中国移动GPRS网络, 系统运行可靠, 数据采集实时性强, 覆盖面广。通信链路由专业的运营商来维护, 避免了用户在使用监测系统的同时, 还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题, 节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。

2 GPRS网络简介

GPRS是目前解决移动及远程通信信息服务的一种较完美的业务, 它以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。

3 系统构建拓扑结构

GPRS线路补偿监控系统的网络架构如下图所示, 系统分为四个部分, 分别是监控中心主站、网络代理服务器、GPRS数据传输终端、线路补偿监控终端设备。主站主要完成人机交互工作;网络代理服务器主要负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转;GPRS数据传输终端完成信息的上送与下发;监控终端设备主要完成开关量与模拟量的采集, 接收主站发送的通信指令。

4 XK型线路补偿控制器

XK型线路补偿控制器是根据线路的实时电压或实时计算得到的线路无功功率或用户设定的时钟等, 实现多种方式的线路无功自动补偿的一种新型智能化控制器。该控制器集信号采集、控制于一身, 能通过无线通信/GPRS方式设置时钟、电压、电容容量、控制方式等各项运行参数, 在满足设定条件时自动投切电容器组;采用高性能、专业化微处理芯片, 智能化程度高、抗干扰性能强、温度适用范围宽、一体化结构、安装简单, 运行稳定可靠。

4.1 多种控制运行方式

·手动控制:通过手持控制仪, 手动遥控投切电容器开关

·电压型:根据测量电压值和电压上下限定值自动投切电容组

·无功功率型:按无功功率大小及其定值自动投切电容组

·时钟型:根据时间控制段的定值设定投切电容组

·电压时钟型:是电压型和时钟型的组合控制型

·无功功率时钟型:是无功功率型和时钟型的组合控制型

4.2 测量实时数据

·线路AB线电压Uab、C相电流Ic

·1、2组保护电流

·相位测量θ

·功率因数瞬时值COSθ

·总无功功率瞬时值Q (KVar)

4.3 故障状态报警

·两组电容器开关的状态

·两组电容器A、C相差值电流保护报警

·开关机构故障报警

·过压报警

·欠压报警

4.4 运行记录

·记录两组电容本月和上月分别累计投运时间

·记录两组电容本月和上月分别累计投切次数

·记忆最近50次的开关动作, 内容为动作时间、动作类型 (投、切) 、控制方式、开关组别

·记录的内容不受停电影响, 便于追忆运行和故障情况

4.5 参数设定功能

·高压定值 (100~120V) 、低压定值 (80~100V)

·第1组电容容量 (300KVar) 、第2组电容容量 (300KVar)

·母线PT变比 (用户设定) 、母线CT变比 (用户设定)

·允许过补值 (0~300KVar)

·功率因数值 (0~1.00)

·第1组过流保护定值、第2组过流保护定值

·时钟控制设定采用24小时制, 自0点开始每半小时为一个控制段。每个时间段有四种组合模式:0表示不投电容、1表示只投第1组电容、2表示只投第2组电容、3表示第1组和第2组电容全投入

5 GPRS无线通信模块

本系统各采集点将配用Saro GRPS DTU。该DTU功能与特点如下:

·标准的AT命令界面, 方便程序设计, TCP/IP Internet内嵌的协议栈, 轻松互连。

·RS232接口方式, 更加简便的通讯方式, 可通过串口升级程序。

·使用低功耗高性能的CPU做处理器, 16位内部数据总线, 128KBSRAM, 512KBFLASH, 可高速处理协议和大量数据, 支持全透明及帧格式数据传输。

·支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP协议栈。

·支持符合GSM11.11和GSM11.10, 规范SIM卡。

·完善了GPRS网络中所出现的假拨号, 掉线自动重启, 远程唤醒等功能。

·支持远程控制及动态域名解析;

6 监控中心主站

主站系统为上位机监控软件, 本程序无需安装, 操作简单。

上位机软件主要完成以下功能:

·管理功能:对监控点的地理位置、通信点号等信息资料进行管理。

·采集功能:对每一个有效的监控点进行实时数据的采集, 包括电压、电流、相位、功率因数、无功需求量、开关状态等各项数据显示与存储, 便于用户分析。可采集并显示每组开关的状态以及是否存在故障。

·遥控功能:可根据需要对每组电容器开关进行远方遥控。

·参数设置:可对控制器的所有运行参数进行查看与整定。

·数据存储:对采集的每一个点的数据自动生成数据库文件, 提供数据分析接口。

7 总结

GPRS移动通信 篇7

物联网技术被称为继互联网技术之后的新一代信息技术浪潮,在工农业生产中发挥着越来越重要的作用。比如肉鸽养殖业。鸽肉细嫩味美,蛋白质及能量均居肉食品之首,因此颇受人们的青睐。肉鸽养殖也成为家禽养殖户一个重要的养殖业发展方向。然而,肉鸽养殖场的鸽子数以万计,如果采用人工饲养和管理会耗费大量的人力物力,采用物联网技术对肉鸽养殖进行管理,是提高肉鸽养殖的信息化和自动化的重要手段,是提高肉鸽养殖经济效益的重要途径。在肉鸽养殖过程中,利用传感器实现鸽子笼里面的温度、湿度、氨气浓度等环境条件的实时采集,利用RFID技术采集每对鸽子下蛋的信息和肉鸽生长情况,再通过GPRS技术将鸽子的这些信息无线传输到电脑终端,这样的话,工作人员在远离鸽场的地方利用一台电脑就可以实现对鸽场数据收集分析,进行信息化管理。

物联网技术的核心是无线通讯技术,GPRS是物联网无线通讯技术中重要的一种,是一种新的移动数据通信业务,它在移动用户和数据网络之间提供一种连接,给移动用户提供高速数据通信。GPRS采用分组交换技术,使每个用户可同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以由多个用户共享,资源被有效地利用。由于GPRS网络支持TCP/IP协议,这使得无线数据传输变得更加轻松,利用GPRS作为通信手段进行数据传输具有技术新、效果好、可平滑技术升级等特点。

当采用GPRS模块发送数据时,在常用GPRS模块手册的AT指令说明中,数据传送是采用TCP协议来完成FTP传输,但涉及访问并与Web服务器通信时,却没有发现有关这方面的技术资料与具体实现方式的文献报道。

本文介绍一种GPRS模块与Web服务器的远程无线通信方式,以示例代码的方式解释说明了三种与Web服务器建立连接与通信的方式。这些方法简单易用,非常适合应用于自动信息采集,远程监控等需要使用HTTP传输应用的物联网领域。这一技术对推动物联网技术在肉鸽养殖等家禽养殖业中的广泛应用具有重要意义。

1 硬件系统组成

1.1 硬件原理

整个无线通信系统由Web服务器和数据发送终端两部分组成。Web服务器是一个具有公网IP地址的主机,主要是对接受到的数据分析、测试和处理以显示通信结果。

数据发送终端主要由微处理器ATmega328P和GPRS模块SIM800L组成,数据通信方式的测试由串口调试助手输入,并显示服务器返回的信息。系统原理框图如图1所示。

微处理器负责控制整个数据发送终端,并对接收到的串口调试信息加以处理,然后再通过GPRS模块把该信息发送到Web服务器,同时它还负责处理由GPRS模块接收的来自中心服务器返回的响应及有关信息。

(1)ATmega328P微处理器

ATmega328P采用高性能、低功耗的8位AVR微处理器。它采用先进的RISC结构,内含131条指令与32个8位通用工作寄存器,能够工作在全静态工作模式。同时含有非易失性程序和数据存储器,具有32K字节的系统可编程Flash与独立锁定位的可选Boot代码区,能够同时进行读写操作。

本文设计的无线通信测试就是利ATmega328P

对串口发送的数据或状态信息进行转换和处理,同时控制其存储及传输。ATmega328P通过USART的串行接口与GPRS模块的串行接口相连,作为发送AT指令和数据的传输通道。

(2)GPRS模块SIM800L

系统中GPRS模块采用SIM800L无线数据收发模块,完成SIM800L模块可支持4频GSM/GPRS,工作的频段为:GSM850、EGSM900、DCS1800和PCS1900 MHz。模块的尺寸只有15.8*17.8*2.4 mm,几乎可以满足所有用户应用中的对空间尺寸的要求。模块和用户的物理接口为88个的LGA焊盘,提供了模块的所有硬件接口。

SIM800L具有良好的GPRS数据特性,GPRS数据下行传输最大可达85.6kbps,最大上行数据传输可达85.6kbps。该模块支持通常用于PPP连接的PAP协议,并且内嵌TCP/IP协议,能够通过与服务器建立TCP连接将数据发送到任意一个具有公网IP地址的主机上,从而实现信息数据的无线传输与通信。

1.2 原理框图

2 软件系统设计

整个软件系统包括GPRS模块使用AT指令与Web服务器通信的实现方式软件设计和服务器端的测试软件设计组成。

2.1 与服务器通信方式设计

初始化模块GPRS功能:

(1)打开数据:AT+SAPBR=1,1

(2)查看本机IP,用于确认模块已接入互联网:AT+SAPBR=2,1

(3)关闭数据:AT+SAPBR=0,1

(1)HTTP协议下GET方式实现

发送HTTP请求:

(1)AT+HTTPINIT(初始化HTTP)

(2)AT+HTTPPARA="CID","1"(设置承载上下文标识,和上面一致,实际可不发送)

(3)AT+HTTPPARA="URL","http://服务器IP或域名/io/"(首次连接时发送,用来避开运营商在首次连网时对目标地址的重定向,导致数据无法到达指定服务器上)

(4)AT+HTTPACTION=0(首次连接时发送)。

之后通信,先重复(1)、(2),再发送

(5)AT+HTTPPARA="URL","http://服务器IP或域名/io/?get=hello_world_http!"(hello_world_http!为实际要发送的数据)

(6)AT+HTTPACTION=0(发出http请求:0=get,1=post)

(7)AT+HTTPREAD(读取服务器返回内容)

(9)AT+HTTPTERM(关闭HTTP连接)

注:GET方式只能发送无空格字符串

(2)TCP协议下GET方式实现

发送TCP请求:

(1)AT+CIPSTART="TCP","服务器IP或域名",80(连接到服务器)

(2)AT+CIPSEND

(3)GET/io/?get=hello_world_get!HTTP/1.1(hello_world_get为实际要发送的数据)

(4)HOST:rnrn

(5)Ctrl+Z(0x1a,表示发出字符串)

(6)AT+CIPCLOSE(关闭TCP连接)

(3)TCP协议下POST方式实现

发送TCP请求:

(1)AT+CIPSTART="TCP","服务器IP或域名",80(连接到服务器)

(2)AT+CIPSEND(将数据发送到服务器)

(3)POST/io/HTTP/1.1rn

(4)HOST:rn

(5)Content-Type:application/x-www-form-urlencodedrn(定义传输数据类型)

(6)Content-Length:22rnrn(需计算,其值要与后面要发送数据的总长度严格相等)

(7)post=hello world post!rn(hello world post!为实际要发送的数据)

(8)Ctrl+Z(0x1a,表示发出字符串)

(9)AT+CIPCLOSE(关闭TCP连接)

2.2 服务器端软件设计

为进行通信测试,服务器端也需要一个简洁的测试程序用于处理模块所发数据,以验证模块能将数据准确地送达指定的服务器节点中。

这里使用PHP语言进行编写,并采用轻量的Sqlite3数据库存放所有正确接收到的数据,以便于测试时进行调取。假设程序脚本index.php和view.php存放于服务器的二级目录/io下,模块所发送的数据可直接由index.php处理,然后保存于sqlite3格式的数据文件中。之后用浏览器访问io目录中的view.php即可查看数据接收情况。

(1)Index.php内容:

(2)View.php内容:

3 结束语

本研究基于GPRS网络和Web服务器的数据传输通信方案,介绍了三种使用AT指令与Web服务器建立连接与通信的方式——HTTP协议下GET方式、TCP协议下GET方式、TCP协议下POST方式,实现了远程无线数据传输,由Web服务器接收解析后显示在Web网页中。

有了本文的三种方式,后期就可以对接收到的数据进行基于Web服务器的远程管理与分析,这使得本研究具有广阔的应用空间,对提高物联网领域GPRS的应用推广有很大的帮助。

摘要：随着物联网技术不断发展和应用推广,越来越多地需要将数据使用TCP协议传输到Web服务器端并使用HTTP协议应用于网页端。本研究介绍了GPRS模块与Web服务器的远程无线通信方式,并以示例的方式解释说明了三种使用AT指令与Web服务器建立连接与通信的方式。这些方法简单易用,非常适合应用于使用HTTP传输的物联网领域。经实际测试运行,研究取得了较好的效果。

关键词：物联网,GPRS,AT指令,Web服务器,TCP协议

参考文献

[1]摩托罗拉工程学院.GPRS网络技术[M].北京电子工业出版社,2005.

[2]马洪伟,盛翊智.GPRS技术在无线传输数据中的应用[J].微机发展,2005.

[3]虞明雷,姜媛媛.基于GPRS的无线数据传输系统[J].机电工程,2007.

[4]郝记生,张曦煌.基于GPRS网络的无线数据传输系统[J].计算机工程与设计,2008.

[5]郑灵翔.嵌入式系统设计与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[6]徐爱钧.IAR EWARM V5嵌入式系统应用编程与开发[M].北京航空航天大学出版社,2009.

GPRS移动通信 篇8

随着GPRS网络的发展,手持设备也越来越向着集通信、信息获取与处理等功能于一体的方向发展。基于GPRS网络的手持通讯设备在人们生活中应用越来越广泛,如便携式无线抄表手持设备、便携式无线心电监护仪等。

所谓GPRS网络,即是在现有的GSM网络中增加GGSN和SGSN来实现的[1],能够在端到端方式下接收和发送数据。用户通信是利用GSM 基站,从基站发送GPRS分组到GPRS服务支持节点SGSN,SGSN再与GGSN(网关支持节点)进行通信[2];GGSN处理分组数据,然后发送到目的网络。由GGSN接收来自Internet标识有移动台地址的IP数据报后,转发给SGSN,接着传输到远方的中央数据管理中心。

本文结合实际开发经验,提出了一种基于GPRS网络的便携、高效、方便用户使用的手持通信设备的设计方案。

1 手持通信设备的总体构架

1.1 系统硬件基本结构

在嵌入式GPRS手持通信设备中,GPRS模块选用德国西门子公司的MC35。MC35内嵌了两种协议栈,分别是CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)和PAP(Password Authentication Protocol),用于PPP(Point-to-Point Protocol)链接到GPRS网络。当PPP连接建立以后,MC35就能收发GPRS分组数据报并对IP数据报进行解析输出,这一过程是按照GPRS网络协议进行的。此外,MC35提供了一个RS-232接口和标准AT命令界面,用于连接外部应用系统。

GPRS的无线通信模块主要由微控制器、电源、串行接口、GPRS无线收发器、存储器等几部分组成,如图1所示。

GPRS无线通信模块的微控制器选用Atmel的AT91SAM7X256嵌入式芯片,它有100个引脚,基于ARM7TDMI内核,内含高性能的32位ARM RISC处理器,片内有256KB的高速Flash和64KB的SRAM;62个可编程的复用I/O,每个I/O最多可以支持两个外设功能;一个3 通道的16位定时器/计数器(TC);两个通用同步/异步收发器(USART)。

此外,本系统还包括点阵式液晶屏(128×64)、键盘、FLASH、EPPROM和实时时钟等几个主要模块。系统硬件基本结构如图2所示。

1.2 系统软件设计

手持通讯设备系统软件设计的总体流程可以概括为以下几个部分。首先要进行系统初始化,分别初始化GPRS、LCD、KEY、CLOCK几个模块;然后等待按键处理,一旦有按键键入,则处理相应中断,否则保持原状态,继续等待按键输入;此后重复此操作,直到操作结束,退出系统。手持通讯设备总体流程如图3所示。

1.2.1 串口初始化

串口模块主要实现AT91SAM7x256和GPRS无线收发芯片MC35之间的通信。AT91SAM7x256通过端口TXD与RXD,而GPRS无线收发芯片MC35通过端口TXD0与RXD0进行数据收发,来实现AT91SAM7x256与GPRS之间的数据通信。其中AT91SAM7x256向GPRS无线收发芯片MC35传送数据是通过TXD端口实现的,而GPRS无线收发芯片MC35接收从AT91SAM7X256传来的数据是通过RXD0口实现的。AT91SAM7x256通过RXD端口来接收从GPRS无线收发芯片MC35传输来的数据,GPRS无线收发芯片MC35通过TXD0端口来向AT91SAM7x256发送数据。

AT指令以二进制编码的形式被存储在EEPROM中,进而通过串口收发,通过串口侦听可以知道AT指令实质是以字节发送,回车符代表指令的结束。当GPRS模块接收到回车符后开始执行指令,答复相应的握手信号。GPRS模块执行指令后的一切返回值都是以不可打印字符“0D0A”开始和结束的。

(1) 串口初始化函数void Uart_Init()

串口的初始化主要进行串口波特率,传输数据格式的设置。本系统设置串行通信的数据格式为:一位起始位,一个停止位,无奇偶校验。其中系统的波特率为9600。

(2) 串口发送函数void Uart_Send()

实现AT91SAM7x256向GPRS无线收发芯片MC35传送数据。

(3) 串口接收函数void Uart_Receive()

实现AT91SAM7x256接收从GPRS无线收发芯片MC35传输来的数据。

1.2.2 GPRS模块初始化

GPRS无线通信模块软件设计采用模块化程序设计,它的可维护性和重用性好。通信模块软件设计主要分为系统初始化、建立连接、数据传输、断开连接四部分,具体流程如图4所示。

GPRS无线通信模块与主站间的通信方式,首先是用AT指令初始化无线收发器MC35芯片,同时建立TCP连接。当TCP连接建立以后,便可以直接传送数据,此时MC35进入数据传输模式。在此模式下,一方面,MC35接收主站服务器发来的命令或数据,并通过串行口发给微控制芯片AT91SAM7x256,微控制芯片AT91SAM7x256根据主站的命令进行相应的处理;另一方面,微控制芯片AT91SAM7x256通过RS232串行口接收外部终端发来的数据或请求,并通过另一个串行口发给MC35,MC35就会把数据转发给相应IP地址的数据中心。在接入网络以后,MC35芯片在设定的周期内无数据通信时,由微控制芯片AT91SAM7x256控制MC35芯片向主站发送心跳信息,以此来保持GPRS网络处在连接状态。主站收到心跳信息后,回应应答信号,数据传输结束后断开连接。

微控制芯片AT91SAM7x256对GPRS无线收发芯片MC35进行初始化,在进行通信之前,需要定义一个相互遵守的通信协议,规定数据帧格式。GPRS数据传输通过AT指令,实现GPRS网络的附着、PDP激活、Internet的接入及数据传输[3]。微控制芯片AT91SAM7x256以一定的协议向GPRS模块发送AT指令,接收模块执行指令后的返回值,并进行相应的校验。微控制芯片AT91SAM7x256实现通过发送AT指令对无线收发芯片MC35初始化的过程见表1。

(1) MC35必须连接到GPRS网络才可以使用GPRS服务。在MC35连接到PLMN(公用陆地移动网)之后,即可启动GPRS的数据集以及移动应用操作程序。

(2) 用户发起PDP上下文激活请求,此处3个参数分别为通讯格式,IP地址类型和网络接入点APN。

(3) 协商QoS(服务质量),此处数字参数分别表示:PDP context标志符、服务优先级、延迟级别、可靠性级别、峰值吞吐量级别、平均吞吐量级别。

(4) 在数据传输前先激活。如果GPRS还没连接,它将由AT指令自动连接,其中第2个参数1只用于AT91SAM7x256与MC35之间进行标示,表示特定的PDP上下文。

(5) 进入数据传输模式,在这之后直接传送数据和MC35的回答都是以PPP帧格式进行的,要想发送更多的AT指令给模块,只能等到PPP连接终止后才可以进行。

2 实 验

为了验证此次设计的手持通信设备在实际工作生活中的可用性,将基于嵌入式GPRS的手持通信设备运用到自动售货机系统。

当需要获取自动售货机的销售记录时,由相关的技术人员,携带手持通信设备到自动售货机现场获取及时的数据信息。通过手持通信设备上的下载键,将自动售货机中的数据信息下载到手持通信设备的FLASH中,然后通过发送键,将自动售货机上的实时数据发送给远程数据中心。实现数据的实时采集、数据远程传输的功能。

手持通信设备需要传输到远程数据中心的数据主要是销售记录信息。远程数据中心获得手持通信设备发送的实时数据如图5所示。

经过多次实验验证,工作人员通过手持通信设备发送到远程数据中心的销售记录信息及时可靠,能够实现远程数据传输的功能,现已被广泛地应用在实际工作中。

3 结 论

文章介绍了一种基于嵌入式GPRS的手持通信设备的软硬件设计,它较好地解决了目前数据管理中心无法获得远程终端数据的问题。该系统使用液晶显示屏,使操作者操作更加直观方便,克服了传统手持终端系统功能视觉效果差的缺陷。该系统终端结合AT91SAM7x256嵌入式芯片进行控制,具备更丰富的功能和可扩充性。

参考文献

[1]梁玉泉.GPRS通信技术在配电网自动化中的应用研究[J].广东电力,2005,18(5):33-37.

[2]傅中君.嵌入式GPRS无线通信模块的设计与实现[J].计算机工程与应用,2004(14):162-164.

GPRS移动通信 篇9

1 系统工作原理和总体结构

1.1 系统工作原理

系统以公共的GPRS移动通信网络为载体, 辅助以现场RS 485总线等通信方式, 将低压总保作为主要控制管理对象, 实现对农村配电台区总保的监测、控制和管理。系统中总保的相关设备信息从低压生产系统中取得。

系统工作时, 利用系统数据召测功能, 总保信息数据通过RS 485串口到无线采集器, 经过GPRS通信通道发送给主站, 并由主站分发给总保监测服务器, 通过内网进入总保监测中心的终端, 进行总保信息数据处理。同样, 经过处理的数据, 通过数据发送功能, 由总保监测中心的PC机终端, 通过总保监测服务器、主站分发服务器、通信服务器, 经过GPRS通信通道发送给指定总保的采集器, 对总保实行远程控制。

1.2 系统总体结构

其系统架构为:总保数据采集源模块、总保设备信息导入模块 (由XPMS低压生产系统导入) 、总保监测功能模块 (数据召测、实时监控、运行管理、统计查询) 。

2 系统功能设计

2.1 系统建设目标

系统的建设目标:统一数据采集通信规约;实现集对总保的统一管理、监测和远程控制于一体;实现数据增值, 为供电营业所精益化管理提供支撑。

2.2 系统建设总体原则

对于远程控制功能, 只有台区管理人员才能操作。对于数据召测, 分市局用户、县分局用户、供电营业所用户、台区管理员4级进行控制, 纵向贯通、同级隔离。对于统计查询, 分市局用户、县分局用户、供电营业所用户3级进行控制, 纵向贯通、同级隔离。

2.3 系统主要功能设计

2.3.1 运行管理

(1) 总保档案管理。对总保的生产厂家、型号、额定电流电压、安装地址、通信方式等信息进行管理;对总保的调换记录进行管理, 此档案信息数据从XPMS生产系统中直接导入到本系统。

(2) 设备校时。可设定对保护器的校时计划, 实现对保护器的定时校时。

(3) 告警短信通知。当线路异常告警信息传送到主站系统后, 可以通过主站将故障信息以短信方式发送到台区管理员手机上。

(4) 剩余电流超限告警值设定。如将告警值设定为小于剩余动作电流值时, 可以起到在保护器跳闸前的预警作用, 并让管理人员了解被保护线路剩余电流情况, 是否处在动作值的边缘, 提醒管理人员重视或及时调整保护器的整定值;如将告警值设定为大于保护器剩余电流动作值时, 可以及时掌握人为退出保护器运行或保护器损坏拒动的严重情况, 提醒管理人员到现场查看或更换保护器。

(5) 定时试跳时间设定值。按照剩余电流动作保护器安装和运行规程规定, 保护器必须每月试跳一次, 以确认保护器能有效进行线路剩余电流保护;管理人员可自行设定定时试跳的时间, 启用定时试跳功能后, 保护器运行到定时点将自动执行试跳动作。

2.3.2 数据召测

通过主站选定某个台区的总保, 可以每5 min自动发送下列数据:该总保当前的三相负荷电流、三相电压、三相功率以及总保当前的运行状态、当前漏电最大相及剩余电流值。

2.3.3 实时监控

(1) 远程分、合闸。主要就是对总保进行的远程分、合闸操作。因为保护器一旦分闸停电, 将影响供电连续性, 因此该功能的控制命令既可立即分、合闸, 也可预约分、合闸 (所谓预约分、合闸, 即总保护器接收到控制命令以后, 将按照管理人员的要求延时设定时间后跳闸或合闸, 方便管理人员在有效时间内通知线路上的用电用户, 做好停电的措施) , 同时也可配备解除预约分、合闸的命令, 在预约需要解除时, 可使用对应的解除命令。此远程分、合闸功能应设置严格的管理权限和操作密码, 并且要有一套严格的操作流程、审批和监护制度进行管理、约束。

(2) 远程试跳。可以通过定时来进行试跳, 也可以远程人工进行试跳, 要有管理权限、操作密码, 严格的操作流程、审批和监护制度。

(3) 线路异常告警。保护器检测到线路有异常时, 将主动向主站发起告警, 保证数据的实时监控。

(4) 总保复位。在总保护器出现故障的时候, 可以对保护器进行复位操作。

2.3.4 统计查询

(1) 跳闸记录查询。跳闸记录是在保护器成功跳闸之后, 把保护器运行过程中相关的参数以及故障原因记录下来。跳闸记录提供的信息包括:本次引起跳闸的原因 (过压、缺相、欠压、过流等) , 故障的相位, 跳闸发生的时间, 以及跳闸前的剩余电流值、三相电压值、三相电流值。

(2) 跳闸次数查询。跳闸分长跳闸和短跳闸。长跳闸次数是指跳闸后不再自动重合闸的次数;短跳闸次数是指跳闸后可自动重合闸的次数。总跳闸次数是指跳闸次数的总和。

(3) 剩余电流超限记录查询。剩余电流超限设定值一般要大于动作值, 其目的是为了人为退出保护器或保护器损坏的情况下, 当剩余电流超过设定值, 且保护器未跳闸时进行紧急报警, 提醒管理人员到现场查看或更换保护器。剩余电流超限记录是将在保护器超限报警时的剩余电流最大相, 剩余电流动作告警峰值, 以及超限发生的时间记录下来。

(4) 设备运行记录查询。对设备运行状态记录进行查询。

(5) 保护器自动检测记录查询。自检记录为定时试跳记录, 定时试跳记录是前面描述的定时试跳功能的记录的补充, 定时试跳记录中, 包含了试跳前的剩余电流信息, 试跳的结果成功与否, 以及试跳的时间, 方便管理人员时刻保持对保护器运行状态信息的了解。

(6) 退出剩余电流保护记录查询。是指保护器被人为退出剩余电流保护功能时, 自动将退出剩余电流保护的开始时间记录下来;当设备重新投入保护, 则将投入保护的时间记录下来。

(7) 电网运行剩余电流曲线记录查询。为了让管理人员掌握一段时间内的某一线路上的剩余电流变化情况, 保护器通过差值和频率的方式将线路中的剩余电流变化情况记录下来。

(8) 总保安装率统计、总保投运率统计。在管理上对总保安装率和投运率进行考核, 考核结果能在供电营业所综合管理平台上进行自动发布查询。

3 试运行效果