通過GPRS實現(xiàn)高壓變頻系統(tǒng)的遠程監(jiān)控

　　1 引言

　　隨著現(xiàn)代電力電子技術和微電子技術的迅猛發(fā)展，自動化，智能化程度的不斷的提高，中高壓大功率變頻調(diào)速裝置的研制和應用漸漸成熟起來。

　　可靠性的保證是高壓變頻器得到承認和推廣應用的關鍵，為了達到這項要求，一些變頻器廠家設計了利用通信的方式，將現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)和故障狀態(tài)傳遞到遠方終端，以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遠程監(jiān)控和維護。以往實現(xiàn)這套遠程監(jiān)控系統(tǒng)一般是利用公共電話網(wǎng)，通過modem撥號，配合相應軟件來實現(xiàn)監(jiān)控。它明顯的缺點是只有撥號后才能通信，不能同時“點對多點”通信等等。實現(xiàn)遠程通信的其它方式是采用衛(wèi)星、微波、光纖或電臺，而這些種方法不僅設備投入耗資巨大，而且伴隨著較高的采購成本和運行維護費用。

　　隨著無線通訊技術的進步和不斷普及，gprs網(wǎng)絡已經(jīng)無處不在，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，實現(xiàn)遠程監(jiān)控通信，不但具有系統(tǒng)易維護性、可擴展性和安全性，而且具有gprs通訊的所有優(yōu)點。

　　基于gprs的遠程監(jiān)控具有以下特點：

　　（1）快速登錄，永遠在線，覆蓋面廣。

　　（2）安全性高，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過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(tǒng)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(tǒng)具有自動恢復功能，在gprs網(wǎng)絡狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而無需人工干預。

　?。?）多用戶的業(yè)務復用，不同的網(wǎng)絡用戶共享同一組gprs信道，但只有當某一個用戶需要發(fā)送或接收資料時才會占用信道資源。系統(tǒng)依托相應的軟件，可以靈活地同時實現(xiàn)點—點、點—多點的數(shù)據(jù)傳輸。

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

　　gprs接入與電話撥號接入的比較如附表所示。

　　目前，我國移動通訊推出的gprs業(yè)務日趨成熟，gprs的應用逐漸成為監(jiān)控領域的一個研究熱點。而且用戶可以根據(jù)自己的需要，以月租、包月等多種形式進一步降低gprs通信的費用。因此，gprs作為目前和將來大規(guī)模發(fā)展的一種組網(wǎng)方式，具有分布式、集散型、網(wǎng)絡化、開放式特點，在工業(yè)控制、環(huán)境保護、水利水文監(jiān)測、報警等行業(yè)中必將得到愈來愈廣泛的應用。

　　2 gprs遠程監(jiān)控的實現(xiàn)

　　下面描述了通過gprs遠程監(jiān)控的實現(xiàn)方法，并說明了如何利用at指令與gprs模塊通訊，提出了利用

　?。g覽器/服務器）架構進行監(jiān)控的思想，并給出了試驗的步驟及應用實例。

　　2.1 gprs遠程監(jiān)控系統(tǒng)

　　gprs遠程監(jiān)控系統(tǒng)由智能控制器，gprs通信模塊、中國移動通信網(wǎng)路（gprs網(wǎng)絡）、internet公共網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)服務器、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(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

　　首先，高壓變頻系統(tǒng)采集到現(xiàn)場參數(shù)，并進行加密、壓縮處理后，以數(shù)據(jù)流形式通過串行方式接到gprs通訊模塊上，與中國移動基站進行通信，基站sgsn再與網(wǎng)關支持節(jié)點ggsn進行通信，ggsn對分組資料進行相應的處理。gprs模塊以gprs資料包的形式通過gprs網(wǎng)絡把資料發(fā)送到中國移動的內(nèi)部網(wǎng)（cmnet），然后由中國移動通過gprs服務節(jié)點（gsn），把資料發(fā)送到internet上，并且去尋找在internet上的一個指定ip地址的服務器。由于gprs網(wǎng)絡工作方式是以ip地址尋址為基礎的，所以公網(wǎng)上的internet數(shù)據(jù)服務器只需要簡單接入internet，并具備公網(wǎng)分配的ip地址即可。數(shù)據(jù)服務器端利用winsock編程，實現(xiàn)網(wǎng)絡資料的收發(fā)，并轉發(fā)到內(nèi)部網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)庫上去。數(shù)據(jù)庫方便數(shù)據(jù)維護和webserver調(diào)用。系統(tǒng)同時也可以實現(xiàn)資料、指令的反向傳輸，以達到遠程控制的目的。工作站通過internet訪問web服務器，就可以瀏覽到各監(jiān)測點的詳細信息了。

　　基于gprs的遠程監(jiān)控系統(tǒng)依靠移動通信網(wǎng)路，在現(xiàn)場參數(shù)采集完畢后，再根據(jù)實際需要編寫gprs終端通訊程序和相關軟件即可。

　　2.2 gprs遠程終端的實現(xiàn)

　　gprs遠程終端的數(shù)據(jù)采集如圖2所示。

　　gprs遠程終端主要由數(shù)據(jù)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(xiàn)場參數(shù)，一方面在現(xiàn)場顯示、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)過加密和容錯處理后的資料發(fā)送給數(shù)據(jù)服務器。

　　高壓變頻裝置與gprs模塊之間的通信協(xié)議是串口協(xié)議，高壓變頻裝置通過串口來對gprs模塊進行設置，在建立數(shù)據(jù)信道之前的設置指令包括：

　　at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”

　　說明：初始化網(wǎng)絡會話，在模塊上建立一個資料賬號，接入到中國移動gprs網(wǎng)絡。

　　返回：ok

　　at×e2ipa=1，1 說明：當前會話上的ip連接

　　返回：ok

　　at×e2ipo=1，“218.79.163.201”，5000

　　說明：初始化一個tcp連接，218.79.163.201為服務器端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(jiān)控系統(tǒng)的組成結構

　　2.3.1 服務器端

　　在基于gprs的遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)服務器端通過基于tcp/ip協(xié)議的socket套節(jié)字，進行與gprs終端的資料收發(fā)，通過開發(fā)的在服務器運行的軟件對資料進行處理，然后更新到sql數(shù)據(jù)庫中，讓合法用戶可以在任何時刻、任何地方通過瀏覽器查看資料。瀏覽器通過因特網(wǎng)查看遠程設備剛剛更新到數(shù)據(jù)庫中的信息，達到現(xiàn)場數(shù)據(jù)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(tǒng)自帶的上網(wǎng)軟件就可以訪問到服務器上web接口。

　　2.4 gprs監(jiān)控系統(tǒng)的通訊試驗

　?。?）首先，要插入sim卡（插卡時要斷開電源），接好天線，用rs-232串行線纜將gprs模塊與計算機串口連接。接通gprs模塊電源，等信號指示燈開始閃動時表示模塊已經(jīng)開機，并且注冊gsm網(wǎng)絡成功。

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

　?。?）對gprs模塊進行設置可以通過第三方軟件進行參數(shù)配置也可以通過超級終端進行測試，發(fā)送at指令at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”，若有數(shù)據(jù)顯示回車后返回ok。說明硬件連接正確。也自編軟件進行測試。圖4是超級終端連接gprsdtu的畫面。