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        基于GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)與串口服務器差異化應用分析

        2020-06-19 08:12:38楊全文韋繼德李軍
        衛(wèi)星電視與寬帶多媒體 2020年7期
        關(guān)鍵詞:遠程監(jiān)控差異化

        楊全文 韋繼德 李軍

        【摘要】本文介紹基于GPRS網(wǎng)絡技術(shù),利用GPRS DTU無線終端傳輸設備,通過APN專網(wǎng)業(yè)務,實現(xiàn)廣播發(fā)射臺站的遠程監(jiān)控,并結(jié)合貴州廣播電視臺交通廣播同步網(wǎng)發(fā)射臺站使用不同型號的串口服務器時,對線序差異的問題提出相應的解決方案。

        【關(guān)鍵詞】GPRS;遠程監(jiān)控;串口服務器;差異化

        根據(jù)國家廣電總局《廣播電視安全播出管理規(guī)定》無線發(fā)射轉(zhuǎn)播臺實施細則第二十四條規(guī)定,無人留守的發(fā)射臺站點,應建立監(jiān)控系統(tǒng),對站內(nèi)播出信號,設備運行電力和環(huán)境進行遠程監(jiān)控和管理,具備信號防插播、運行異態(tài)實時報警、自動控制和遠程控制、監(jiān)控數(shù)據(jù)自動記錄以及網(wǎng)絡化傳輸管理等功能。為此,本文介紹了GPRS技術(shù)原理及特點,利用GPRS DTU無線終端傳輸設備,通過APN專網(wǎng)業(yè)務,實現(xiàn)廣播發(fā)射臺站的遠程監(jiān)控;并結(jié)合本人在實際維護工作中,對廣播發(fā)射臺站遠程監(jiān)控終端串口服務器不能通用的問題進行分析和解決。

        1. GPRS技術(shù)原理及特點

        GPRS技術(shù)是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡基礎上增加GGSN(Gateway GPRS Support Node)和SGSN(Serving GPRS Support Node)來實現(xiàn)的,增加的這套分組交換系統(tǒng),與互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)相連,向用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務,使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務,特別適用于突發(fā)性、頻繁的、間斷的和點多分散的中小流量數(shù)據(jù)傳輸。

        2. GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元

        GPRS DTU是GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元(GPRS Data Terminal Unit)的簡稱,是通過GPRS網(wǎng)絡專門傳送串行數(shù)據(jù)的專用無線設備。從硬件上可將GPRS DTU看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結(jié)合,其核心功能有:通過內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議??梢詫⒋袛?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包在無線通信網(wǎng)絡上進行傳送,也可以將無線通信網(wǎng)絡上的GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù);支持自動心跳,并通過心跳包保持一直在線;支持參數(shù)配置,并且通過串口對參數(shù)的配置永久保存等。GPRS DTU是基于GPRS網(wǎng)絡遠程監(jiān)控中的關(guān)鍵設備,因為具有TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,所以不需要用戶提供TCP/IP的支持??蛇m用于所有帶串口的終端設備,通過GPRS網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的無線和透明傳輸,為不具備TCP/IP協(xié)議處理的終端設備提供了GPRS通信的能力,GPRS DTU特別適用于地理位置分散,監(jiān)控數(shù)據(jù)中小流量,適合需要支持應用層協(xié)議的工業(yè)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控、傳輸?shù)阮I域。

        3. APN專網(wǎng)接入

        廣播發(fā)射臺站的遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩個部分:服務平臺和遠程監(jiān)控終端,遠程監(jiān)控終端由串口服務器和GPRS DTU組成。為保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?,需要通過一條2M的APN專線接入通訊公司的GPRS網(wǎng)絡,雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接,在GGSN與通訊公司互聯(lián)路由器之間采用GRE(Generic Routing Encapsulation)隧道。

        通訊公司為客戶分配專用的APN,普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN,限制使用其他APN,遠程監(jiān)控終端和服務器平臺之間采用端到端加密,避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離,并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。實現(xiàn)了監(jiān)控數(shù)據(jù)中心對多個發(fā)射站點的監(jiān)控。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖如圖1所示:

        4. 串口服務器的差異化應用

        作為遠程監(jiān)控系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的主要設備,串口服務器是以單片機為核心開發(fā)的,它能從上聯(lián)接口接收命令數(shù)據(jù)包,按自定義協(xié)議進行解復用,然后將命令數(shù)據(jù)發(fā)送到對應的下聯(lián)接口去。同時它接收多路下聯(lián)接口的采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)按自定義協(xié)議復用成復用包后傳送給GPRS DTU,然后再通過GPRS無線網(wǎng)絡把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭B接在APN專網(wǎng)的服務器上,實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,因使用的串口服務器的內(nèi)部配置基本一樣,不再多述。

        本文主要介紹貴州交通廣播發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)終端不同品牌的串口服務器線序,以及差異化的串口服務器之間如何通用進行分析和解決。

        以貴州交通廣播同步網(wǎng)發(fā)射臺站為例,發(fā)射臺站系統(tǒng)設備主要有GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器、環(huán)境監(jiān)控單元、穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控表頭和UPS電源等。系統(tǒng)有些設備使用RS-232的通訊協(xié)議,有些設備使用RS-485的通訊協(xié)議。其中支持RS-232通信協(xié)議協(xié)議的設備有:GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器、環(huán)境監(jiān)控單元和穩(wěn)壓電源。支持RS-485通信協(xié)議協(xié)議的設備有電源監(jiān)控表頭。

        因建設分兩期完成,前后使用的RJ45水晶頭網(wǎng)線的線序、串口服務器等設備品牌不一樣,導致在后期的運行維護中串口服務器等設備不能直接通用,需重修改線序和接頭,才能監(jiān)控。串口服務器端網(wǎng)線接口一頭為RJ45水晶頭,另一頭設備接口為DB9頭,方便理解,用字母自定義了RJ45水晶頭網(wǎng)線的線序位置,線序(正面看左到右)如表1所示:

        設備端接口為DB9頭,設備端為公頭則監(jiān)控頭用母頭,反之亦然。設備端是母頭設備有功率放大器和穩(wěn)壓電源,監(jiān)控頭用公頭;設備端是公頭設備有GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、環(huán)境監(jiān)控等,監(jiān)控頭用母頭,DB9頭線序如2圖所示。(上為公頭,下為母頭)

        交通廣播使用了兩種品牌的串口服務器,為了區(qū)分將某品牌串口服務器定義的串口服務器1,另外品牌串口服務器定義為串口服務器2。串口服務器1為機架式,有8個端口,可用RS232協(xié)議或RS485協(xié)議,對應通信協(xié)議的設備必須接在對應通信協(xié)議的端口上,用在交通廣播一期工程上,監(jiān)控監(jiān)測設備主要有環(huán)境監(jiān)控單元、GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器和穩(wěn)壓電源。其他設備指的是環(huán)境監(jiān)控、GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器等,這些設備的通信線線序如表2所示。

        串口服務器2為機架式,有8個端口,可用RS232協(xié)議或RS485協(xié)議,對應通信協(xié)議的設備必須接在對應通信協(xié)議的端口上,所用在交廣二期工程上,監(jiān)控監(jiān)測設備主要有環(huán)境監(jiān)控單元、GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器、穩(wěn)壓電源和電源表頭,這些設備的通信線線序如表3所示:

        從上面可以看出,兩個品牌的串口服務器RJ45水晶頭線序不一樣,導致不能直接通用,經(jīng)實際工作中總結(jié)和研究,將交通二期的串口服務器2用在交通一期上,在保持原來交通一期RJ45水晶頭線序不變的情況下,把接公頭發(fā)射機和穩(wěn)壓器設備端的DB9接頭的2口(A)接至橙白色線序,3口(B)接至橙色線序,5口(F)接至藍色線序;把DB9接頭是母頭的其他設備接口2口(A)接至橙白色線序,3口(B)接至橙色線序,5口(F)接至藍色線序,線序改后即可以用串口服務器2用在交廣一期進行監(jiān)控監(jiān)測,同理可推,也可以用交廣一期串口服務器1用在交廣二期上實現(xiàn)監(jiān)控。

        5. 結(jié)束語

        隨著5G時代到來,物聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)開啟,將有更多設備入網(wǎng)進行監(jiān)控,針對特定的監(jiān)控接口和行業(yè),使用規(guī)范統(tǒng)一的線序監(jiān)控設備,不僅經(jīng)濟還可以提高一線搶修維護人員的工作效率,特別是相對要求嚴格的廣播電視行業(yè),能盡快恢復設備的監(jiān)控監(jiān)測顯得尤為重要。

        參考文獻:

        [1]國家廣電總局《廣播電視安全播出管理規(guī)定》無線發(fā)射轉(zhuǎn)播臺實施細則.

        [2]李強、陳張偉基于GPRS網(wǎng)絡的調(diào)頻發(fā)射機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用.

        [3]陳海廣播發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計(一)——基于GPRS技術(shù)的發(fā)射機遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)中心軟件設計.

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