基于GPRS移动通信技术的远程测控系统设计

摘要：GPRS技术发展迅速，它为人们提供一种点到点的无线广域网IP通信连接，这种基于GSM网络系统的分布式无线交换技术，被应用到更多的小型通信设备中。本文基于GPRS移动通信技术的远程测控系统的设计进行了探讨分析。

关键词：GPRS移动通信；远程测控系统

0 引言

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。GPRS技术发展迅速，它为人们提供一种点到点的无线广域网IP通信连接，这种基于GSM网络系统的分布式无线交换技术，被应用到更多的小型通信设备中。GPRS通过手机网络运行商服务器网关GGSN，以分组式交换作为数据收发的基本模式，利用现有的中国移动运行商通信网络，即可实现远程操作，这使得GPRS通信技术作为一种低成本、高效的无线数据传输方式成为可能。

1 GPRS技术的优点

GPRS技术的优点有：接入范围为运营商的服务范围，目前中国移动网络已覆盖全国绝大部分地区，因此其应用不受限于位置和地域。另外GPRS网络通信还支持不同速率设备接入，传输速率范围大，可满足各种远程抄表的设备需求。由于运行商网络可不间断的提供实时服务，因此GPRS终端设备可同样提供不间断的实时连接，保证其通信数据的实时更新。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。

2 测控系统整体构造

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。

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。

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。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。

4 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。

5 结语

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。

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，2014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，2015年11期.

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