李永江，劉 敏，鄧海麗

（石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊 050035）

基于GPRS的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

李永江，劉 敏，鄧海麗

（石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊 050035）

穩(wěn)定的通信電源是保障電信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行必不可少的條件，為了提高通信網(wǎng)絡(luò)工作的穩(wěn)定性，對(duì)通信電源實(shí)行有效監(jiān)控管理是非常重要的。隨著通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的迅速擴(kuò)大和通信機(jī)房的增多，應(yīng)用無線傳輸方式構(gòu)建監(jiān)測系統(tǒng)成為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。設(shè)計(jì)中采用了GPRS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并結(jié)合電源監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)分析了GPRS數(shù)據(jù)傳輸在電源監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用方式。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸方式，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控中心與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端的GPRS無線通信功能，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

通信電源；無線通信；GPRS；遠(yuǎn)程控制

近幾年來，電信業(yè)是我國發(fā)展最迅猛、技術(shù)更新最快的行業(yè)之一。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)也隨著各種技術(shù)的發(fā)展走向更高的層次，特別是大規(guī)模建設(shè)，使通信網(wǎng)絡(luò)的核心系統(tǒng)之一的通信電源系統(tǒng)也面臨著地域分散，維護(hù)困難的局面。

安全可靠的通信電源是保障通信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的必要條件，為了提高通信網(wǎng)絡(luò)工作的穩(wěn)定性，對(duì)通信電源實(shí)行有效的監(jiān)控管理是非常必要的。目前在傳統(tǒng)的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)中，主要的監(jiān)控方式是利用有線線路對(duì)電源的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。但是隨著通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的迅速發(fā)展擴(kuò)大和通信機(jī)房的增多，有線傳輸方式存在的數(shù)據(jù)傳送長、維護(hù)不方便、通信質(zhì)量差等局限性，成為當(dāng)前制約監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮作用的瓶頸之一[1]。

隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新的方法和技術(shù)，其中之一就是利用無線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和傳輸，從而有利于實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，解決監(jiān)控系統(tǒng)中的通信方式問題，具有成本低，建設(shè)周期短，運(yùn)行維護(hù)簡單，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

1 GPRS技術(shù)的功能與特點(diǎn)

GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)的英文簡稱，是在原來GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)（2G）向第三代移動(dòng)通信（3G）演進(jìn)的過渡技術(shù)，因此也稱為2.5G通信技術(shù)。

通俗地講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)，是在原有GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上通過疊加新網(wǎng)絡(luò)，增加新的硬件和軟件設(shè)備，從而形成的全新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體，提供端到端的、廣域的無線IP鏈接。這個(gè)全新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體主要包括三大部分：服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）和分組控制單元（PCU）。同時(shí)GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，這樣就保證了資源的有效利用。

與原有的GSM相比，GPRS在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上具有非常明顯的優(yōu)勢：更有效的利用無線網(wǎng)絡(luò)信息資源，特別適合突發(fā)性、頻繁的小流量數(shù)據(jù)傳輸；所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，理論峰值達(dá)115 kbps，計(jì)費(fèi)方式靈活，能夠支持用數(shù)據(jù)流量來進(jìn)行計(jì)費(fèi)，具有“實(shí)時(shí)在線”，“快捷登錄”的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，相對(duì)應(yīng)的調(diào)制解調(diào)器運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，完全適合通信電源監(jiān)控的應(yīng)用要求。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)是以通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，完成對(duì)通信機(jī)房中的電源設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸與遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分為兩個(gè)主要部分：一部分是現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，由于通信局（站）的電源系統(tǒng)是由市電電源、降壓變電站、電源變換設(shè)備、蓄電池、備用發(fā)電機(jī)機(jī)組和負(fù)載設(shè)備組成，因此，系統(tǒng)也要對(duì)這些設(shè)備的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。第二部分為監(jiān)控中心部分，這一部分一方面與監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行雙向通信，對(duì)從現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集部分上傳的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，以備查詢。同時(shí)還要及時(shí)下達(dá)控制命令，以便保證通信電源設(shè)備的正常運(yùn)行；另一方面為用戶提供一個(gè)可視化的界面，實(shí)時(shí)地顯示監(jiān)控范圍內(nèi)通信機(jī)房（局站）中電源設(shè)備的運(yùn)行狀況，以不同的形式，如各種圖或各種表的形式來顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、性能數(shù)據(jù)、告警信息等的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以便為相應(yīng)的決策提供正確參考。

基于以上分析，結(jié)合GPRS的技術(shù)特點(diǎn)和現(xiàn)有的電源監(jiān)控功能的要求，本設(shè)計(jì)構(gòu)建了基于GPRS的電源監(jiān)控系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電源監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，電源監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端、GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)監(jiān)控中心三部分組成：

（1）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端：采集電源等設(shè)備和機(jī)房環(huán)境實(shí)時(shí)狀況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并利用GPRS傳輸模塊將這些數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳到監(jiān)控中心；

（2）GPRS通信網(wǎng)絡(luò)：利用通信公司的現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)，將系統(tǒng)

監(jiān)控中心與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端進(jìn)行媒介連接；

（3）系統(tǒng)監(jiān)控中心：如圖1所示，監(jiān)控中心由前置通信機(jī)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、用戶操作終端組成，它們處于同一個(gè)局域網(wǎng)中。前置通信機(jī)負(fù)責(zé)接收由GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，將異常信息進(jìn)行實(shí)時(shí)告警處理，同時(shí)將所有的性能和告警數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)服務(wù)器中進(jìn)行存儲(chǔ)，以備數(shù)據(jù)的進(jìn)一步利用。

3 系統(tǒng)的硬件軟件設(shè)計(jì)

電源監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分主要采用了以微處理器為中心，配合電力參數(shù)采集模塊、溫度采集模塊和GSM/GPRS模塊完成采集和通信的功能，在微處理器系統(tǒng)中，本設(shè)計(jì)采用ST16C550芯片擴(kuò)展了一個(gè)通信端口（Sio），用于驅(qū)動(dòng)GSM/GPRS模塊，由于ST16C550芯片內(nèi)嵌了16個(gè)字節(jié)的FIFO，非常適合于TCP/IP的處理。同時(shí)系統(tǒng)還采用了DS12887時(shí)鐘芯片給系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)，采用大容量的RAM對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

如圖2所示，現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)采集后傳送入微處理器進(jìn)行處理，然后經(jīng)RS232或者RS485串口轉(zhuǎn)發(fā)給GPRS傳輸模塊GPRSDTU，最后由GPRSDTU模塊將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。

圖2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖

電源監(jiān)控系統(tǒng)是在Microsoft Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)上開發(fā)的，開發(fā)工具采用了Visual C++來開發(fā)，并結(jié)合了Delphi來完善系統(tǒng)的圖表功能。同時(shí)系統(tǒng)還采用SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和管理。

軟件設(shè)計(jì)總體框圖如圖3所示。

圖3 軟件設(shè)計(jì)總體框圖

4 結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和移動(dòng)通信技術(shù)的不斷更新，傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)面臨著更新?lián)Q代的挑戰(zhàn)。如何應(yīng)用新的通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和無線化更是一個(gè)熱門的課題。正是基于這種現(xiàn)狀，本課題采用GPRS移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)開發(fā)了一套適合于通信電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，有效地解決了傳統(tǒng)監(jiān)控方式建設(shè)周期長，維護(hù)更新困難的問題。同時(shí)，隨著無線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，本系統(tǒng)也在促進(jìn)3G通信技術(shù)的應(yīng)用方面具有一定的借鑒作用?？梢灶A(yù)見，隨著3G通信技術(shù)的成熟，無線監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用范圍也會(huì)更加廣闊。

[1] 龐年華.基于GPRS的電源監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2009：6-8.

[2] 羅映冰.基于GPRS技術(shù)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].中國科技信息，2010（2）:96-98.

[3] 葉力勤.基于GPRS通信技術(shù)的配電變壓器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].北京：華南理工大學(xué)，2004:96-98.

Research and implementation of monitoring system based on GPRS technology

LIYong-jiang,LIU M in,DENG Hai-li
(Shijiazhuang Information Engineering VocationalCollege,Shijiazhuang Hebei050035,China)

Reliable communication power is essential to the normal operation of telecommunications network.In order to improve the stability of the communication network,it is very important to implement the effective monitoring and management of the communication power.With the rapid development of communication network coverage area and increase of communications room,it has become the main development direction of communication power monitoring system with the wireless transmission build monitoring system. GPRS technology for data transmission was designed,and the application mode of the GPRS data transmission combined power monitoring system status and characteristics was analyzed.The data acquisition and transmission was designed and the monitoring center and the remote data collection terminal with GPRS wireless communication function were implemented. The practical application shows that the design achieves the expected design goals.

communication power;wireless communication;GPRS;Remote control

TM 914

A

1002-087 X(2013)11-2055-02

2013-04-12

李永江（1982—），女，河北省人，講師，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橥ㄐ烹娮印?/p>