基于GPRS移动通信技术的远程测控系统设计

摘要: 随着通信技术的不断发展,无线移动网络的远程测控系统成为当前研究的主要热点之一。介绍基于GPRS移动通信技术的远程测控系统的设计,阐述其系统的组成方式和功能,重点分析嵌入式环境的GPRS移动通信技术的远程测控系统的硬件和软件的设计。通过GPRS移动通信技术的应用,扩展远程测控系统的功能,具有广泛的应用前景。

关键词: GPRS移动通信;远程测控系统;嵌入式;设计

GPRS通过无线分组的形式,传输无线数据业务。在实际的应用中具有传输效率高、按流量计费等特点。GPRS适用于间断的、少量的数据传输,目前已经被广泛的应用于远程测控系统中。在本文中提出了GPRS通信技术与计算机网络相结合的远程测控系统的结构框架,很大程度上扩展了移动通信网络的应用领域,同时也提升了系统的灵活性和稳定性。

1 系统整体构造

建立一套系统、完整的项目管理体系对于迎接日益激烈的市场竞争,提高企业自身的竞争力具有非常巨大的作用。在移动通信建设工程的项目管理中,不断提高项目管理成熟度,建立完善的管理体系,有效实施项目管理,不仅能赢得巨大的经济效益和社会效益,更能提高移动公司在电信业务方面的综合竞争实力。对于移动通信企业提升管理和竞争能力具有重要战略意义和现实意义。随着通信业的日益发展,移动通信建设工程不仅要考虑技术方面的因素,而且更重要的是项目管理因素,项目管理的运用关系到移动通信建设工程的成败。

基于GPRS移动通信技术的远程测控系统主要包括远程监测平台RMF、中心管理平台CMF以及用户访问中心UAF三大部分。首先是CMF部分,包括前端配置中心和后端的服务器。CMF主要对远程部署的RMF进行管理,将接收到的数据分析、处理,同时在系统的运行中能够给用户提供B/S数据访问方式,属于系统的运行后台。RMF主要包括控制中心、监测单元以及GPRS网络的接入单元。在每个监控的区域内都有RMF,将区域内的数据信息采集,然后上报到CMF中。所以RMF是整个系统框架组成中最重要的部分,一切的数据采集管理都集于一身,然后通过网络传输发送到CMF中。RMF设计的主要目的不仅仅是实现系统的功能,更重要的是保证了系统的安全可靠的运行,提高了远程测控系统的稳定性。

2 基于GPRS移动通信技术的远程测控系统的软件设计

2.1 主控模块设计

采用了有限状态机模型、系统的工作状态包括空闲、工作、错误三种,在主控模块的设计中,EMF大部分的运行状态不是非常的紧凑,很多时间处于低功率的运行状态,在整个系统中最占用资源空间的是IDLE任务,这时候其他的设备消耗的功率也很低。当系统的管理域的MU进行数据的上报时,系统就会从低功率的运行状态转入到WORKING的状态,处理器的运转速度提升,所有设备的功率提升,RMF也开始正常工作。

2.2 RMF软件框架

RMF的软件框架采用了从下到上的分层设置。设备驱动层是底层硬件平台重要的连接部分,主要负责对硬件工作的全面调控;设备抽象层是将设备的功能抽象化,消除了硬件平台上出现的隐患,并且为上一层提供所需的服务;应用逻辑层在设备抽象层的上一层,对所管辖的业务逻辑进行管理,主要包括数据管理部件、表示部件以及业务应用部件三大部分,其中数据管理部件起到的作用最大,是数据表示部件和业务应用部件的数据来源,对接收到的数据进行相应管理,这些数据包括RMF的环境、参数以及监测位置等,同时还包括位于监测区域内的个采集点的信息和工作状态等。

数据表示部件建立在数据的管理部件之上,决定着数据的多采用的表现形式,在远程测控系统中,通过Web页面将所传达的数据信息展现给中心管理平台,所以在数据表示部件的设计上要遵循Web服务器设计的原理。在嵌入式Web服务搭建一般采用自己开发或者一直的服务器,比较适用于嵌入式Web服务器有:httpd、Apache、Boa等。选择这些服务器要根据当时的环境,适当的采用相应的接入方式。

2.3 数据通信模块和处理模块的设计

数据通信模块的主要作用就是建立RMF与CMF之间的通信链路,对数据的和指令进行接收和传送,控制数据通信的关键就是GPRS拨号链接,然后接入到计算机网络当中。GPRS接入主要建立在PPP点对点的协议中,由于PPP协议维护、拆除以及协商等功能,具体协议内容包括以下几个方面:① 链路控制协议LCP。主要负责对一次物理连接进行相应的管理和维护。② 网络控制协议NCP。主要是对物理连接上的运行链路出现的问题以及上层网络协议中的纠纷进行相应的解决。③ 认证协议。包括口令认证和挑战握手验证两种方式。当验证成功后会与连接着建立相应的保密功能,防止没有权限的人窃取系统的数据,造成数据的丢失。

数据处理的模块与业务应用息息相关,主要负责对采集的数据进行分析处理,其流程为:首先是将数据通过输出设备LCD,将所采集的数据作为实时的数据。然后按照RMF与CMF之间的协议,通过数据模块给CMF提供相应的服务,最后在进行处理。由于远程测控系统在电力负控管理行业中的应用,所以数据处理模块要按照一定的顺序展开工作,先按照电力负荷控制系统传输的定义,解析出原始数据中的电压、电流等各种数据的信息,然后采取有效的方式对数据进行过滤处理,将噪声和非法数据排除。

3 基于GPRS移动通信技术的远程测控系统的硬件设计

系统的主要硬件设计就是RMF,由于RMF具有数据的采集、过滤以及分析等功能,以嵌入式的方式构建的系统上,主要包括监测单元、控制单元以及GPRS网络单元三大部分。监测单元作为前端的监测设备,在每个监测点上都要进行部署,主要的

功能就是对原始数据的采集和过滤。在多个监测单元的地方就是一个监测域,通过在通信链路的作用下将数据传递给控制单元。控制单元是RMF最重要的部分,主要负责协调和管理监测域内的各项情况。监测单元与控制单元是通过无线的居于网络来实现数据的传输,在不同的监测域内要通过控制单元的转发才能实现数据的传输。通过在GPRS网络与计算机网络的连接上,并与CMF相连,可以将现场监测到的数据及时的传递给CMF,作为数据的输入和输出设备,经过处理的数据可以传送到LCD当中,在RMF与CMF之间体现了C/S和B/S相结合的方式。

总而言之,GPRS移动通信技术在远程测控系统中的应用,很大程度上提升了系统的功能,降低了企业的投资成本,由于GPRS具有传输速度快、效率高,而且在应用中提供了无线分组数据业务,所以被广泛的应用在远程测控系统中。本文重点分析了嵌入式环境下的运程测控系统的硬件和软件的设计,同时对系统的各项功能进行论述。随着移动通信技术的不断发展,对GPRS移动通信技术的不断研究,扩展其应用范围,基于GPRS移动通信技术的远程测控系统必将会有更大的应用前景和空间。

项目基金号:淮南市科技计划项目资助,项目编号:2011A07913

参考文献:

[1]蔚承英、陈勇刚、杨利平、王国交,基于GPRS和嵌入式计算机的远程监控系统研究[J].安防科技,2008年02期.

[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年14期.

[3]马彪、杨建华、刘文琦,基于GPRS的嵌入式数据采集系统[J].中国仪器仪表,2005年11期.