基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及應(yīng)用

　　0 引言

　　GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展而來的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，與無線集群方式相比，GPRS的數(shù)據(jù)傳輸 充分利用了公共移動通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，不需要為監(jiān)測設(shè)備而專門改造已有的運(yùn)行環(huán)境，省去 了建設(shè)無線專網(wǎng)的成本。其按流量計(jì)費(fèi)的方式也更為經(jīng)濟(jì)，更適合頻繁突發(fā)的小流量數(shù)據(jù)傳輸。

　　同時，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸快、實(shí)時性好、通信質(zhì)量高、持續(xù)在線和費(fèi)用低等 優(yōu)點(diǎn)，并可直接與Internet互通，能很好地滿足工業(yè)控制的需要。目前，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳 輸在許多領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，特別是在工作環(huán)境惡劣、地理位置偏僻、無人值守場所等領(lǐng) 域。 本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)以GPRS網(wǎng)絡(luò)為基本數(shù)據(jù)通道，在每個需要數(shù)據(jù)采集的分散業(yè)務(wù)單元安裝遠(yuǎn) 程測控終端。同時在控制中心通過配有GPRS無線通訊模塊管理的計(jì)算機(jī)，進(jìn)行各種設(shè)備的遠(yuǎn)程 數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)自動進(jìn)人控制中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，方便快捷。

　　1 GPRS網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)傳輸

　　GPRS作為一種高效、經(jīng)濟(jì)的無線系統(tǒng)，已經(jīng)應(yīng)用到許多需要無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域，為遠(yuǎn)程 數(shù)據(jù)采集傳輸及監(jiān)控提供了一種新的數(shù)據(jù)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，它將無線通信與Internet緊密 結(jié)合起來。GPRS作為一種先進(jìn)的、全新的無線網(wǎng)絡(luò)承載手段，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢：

　　⑴ 雖然在GSM網(wǎng)絡(luò)中，每條GSM信道提供的傳輸速率只達(dá)到9.6kbps或14.4kbps，但GPRS 可提供高達(dá)171.2kbps的傳輸速率；

　?、?按量計(jì)費(fèi)，節(jié)省資源；“永遠(yuǎn)在線”，用戶隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時 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)的全球性無線接入。

　　數(shù)據(jù)傳輸時，GPRS網(wǎng)絡(luò)是在原有GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，引入了PCU（分組控制單元）、GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)）和SGSN（Serving GSN，GPRS服務(wù)支 持節(jié)點(diǎn)）等新部件構(gòu)成的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)， 將IP信息包從移動用戶點(diǎn)傳送至外部網(wǎng)絡(luò)。GPRS無線模塊作為控制系統(tǒng)的無線收發(fā)模塊，用于 實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接。分組數(shù)據(jù)經(jīng)SGSN封裝后，SGSN通過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(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如Internet或X.25網(wǎng)絡(luò)。 通信過程如圖1所示。

　　2 基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　本文研究的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由監(jiān)測終端、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測/處理中心與GPRS移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等組成。GPRS 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件組成如圖2所示。

　?、?數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)采集以數(shù)字信號處理器DSP為核心，采用交流取樣技術(shù)，集數(shù)據(jù)采集、無功補(bǔ)償?shù)裙δ苡谝惑w，可監(jiān)測現(xiàn)場的各項(xiàng)指標(biāo)。采集的數(shù)據(jù)通過RS-232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)。同時，可對遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)監(jiān)測終端發(fā)出指令，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制等。

　?、?數(shù)據(jù)監(jiān)測/處理中心

　　數(shù)據(jù)監(jiān)測/處理中心負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、整理和綜合分析，完成終端原始數(shù)據(jù)的分類存儲。

　?、?GPRS網(wǎng)絡(luò)

　　監(jiān)測終端采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)接口功能模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到監(jiān)測中心。