GPRS在现代远程测控中的应用

本文转自：http://www.88soft.cn/resources/resources-sms-tech-005.html

 

一 概述

 

GPRS的英文全称为General Packet Radio Service，即通用分组无线业务，这种无线业务是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，它是利用而"分封交换"（Packet-Switched）的概念所发展出的一套无线传输方式。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。目前GPRS应用的行业包括：

 

l、工业遥信、遥测、遥控。

2、电信行业无人值守站机房监控和远程维护(如移动基站、微如移动基站、微波、光纤中继站等)。

3、城市配电网自动化系统与抄表数据传输。

4、高压电力设备监测、自来水、煤气管道、闸门、泵站与水厂监控。

5、城市热网系统实时监控和维护。

6、环境保护系统数据采集。

7、三防与水文监测。

8、人民防空警报设备监测。

9、气象数据采集。

10、其他无人值守(如仓库、办公楼等如仓库、办公楼等)监控。

11、金融、零售行业。

12、移动车辆监控调度系统。

13、油罐及输油管线监控。

14、城市路灯监控。

15、移动办公以及医疗监护。

GPRS的应用非常广泛，每种行业的实际需求和复杂的应用环境都大不相同，所以每种行业都会有自己独特的功能要求和组网方式。

 

二 工业现场应用

 

现在很多企业都利用GPRS 数据传输网络进行现场数据的监测。在工业现场利用各种传感器进行信号采集或对设备已存在的数据或模拟信号进行分析，GPRS Modem可通过标准接口与各种数据采集仪器仪表相连，一般现场仪器仪表的通信接口为RS232/RS485及以太网，GPRS Modem 的通信接口为RS232及以太网。

 

在正常工作模式下GPRS 传输模块将仪器仪表的数据通过移动通信分组网络（GPRS 网络）传递给数据管理服务器，数据服务器可通过DDN 专线、ADSL、ISDN 连接等形式连接到企业内部网络上，在控制中心的服务器上建立一个中央数据库，对收到的数据进行整理贮存，产生相应的报表和指示。并可以在其上开发分析决策模块，判断要监控对象的工作状态（如是否正常工作，有何异常事件），并对该情况作出相应指令，传回数据终端侧执行，或通过短信发送给管理和维护人员。从而实现了对现场设备运行状态的实时监控，实现了数据在人员、控制中心和设备间的互通互传，使技术人员和管理人员无论在任何地方都可以得到每个监控点的数据，并可以进行及时响应。

 

三 低压配电监控应用

 

随着电网改造的逐步深入，电力配网技术的高速发展，科学、经济、有效的控制电网运行，必须逐步实现、提高配网自动化水平。城市配电网自动化系统是电力部门改善供电质量，合理配置供电设备，有效实现电力需求侧管理的重要措施。

 

分布在城市、郊区和农村的低压配变具有节电数量大、分散、环境复杂等特点。对低压配变的运行数据监测、采集、分析，无功补偿控制状态及远程遥控，对低压配网设备数据传输方式提出了新的要求：实时、准确、高效的传输配电数据，高性能价格比的设备配置，简单、方便的安装方式。

 

GPRS网络，支持无线方式的分组包交换功能，其永远在线，快速传输、按流量计费的特点，很好的满足了低压配电网数据传输的需求。目前，数据采集节点和配网控制中心的通信方式，主要是固定传输和现场数据采集。使用RS485、光纤、MODEM拨号等有线传输涉及到布线施工、建设成本、安全和可靠性等一系列问题；电力线载波是解决问题的方案之一，但是通讯的成功率、电网的状况、跨变压器不可传输和在事故情况下和载波频率分配等方面却存在缺陷，不能有效应用。GPRS数据系统的推出使这一难题迎刃而解，利用GPRS网络的无线数据通信方式代替传统的做法，将能克服以上缺点。在保证数据传输的及时、准确的前提下，将系统运行费用也降低到了最低。

 

四 电力远程抄表系统应用

 

挨家挨户敲门查电表的方式，无论是对敲门的人来讲，还是对被敲门的人来讲，都是一件麻烦的事情。现在已有许多住宅用户都用上了预付费电卡，省去了查表的麻烦，但对电力部门来说，数据统计和实时监测仍然是一个有待解决的问题。

 

通过GPRS网络系统，电力部门可将工业和民用电表采集的电力系统数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心，以实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理。GPRS网络可为电力系统提供了简单高效的通信传输手段。

 

GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统，实现电表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。

 

GPRS电力远程抄表系统由位于电力局的配电中心和位于居民小区的电表数据采集点组成，居民小区的所有电表首先连接到电表集中器，居民用户的用电数据由复费率电表通过485传到电表集中器，电表集中器通过RS232口与GPRS透明数据传输终端连接，电表数据经过协议封装后发送到中国移动的GPRS数据网络，通过GPRS数据网络将数据传送至配电数据中心，实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。

 

电表数据采集点位于居民小区的信息中心，居民用户的用电数据由复费率电表首先通过RS485接口通过双绞线连接到位于小区信息中心的电表集中器，电表集中器再通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连。通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络，通过 GPRS网络传送至电力公司数据中心电力远程抄表系统，实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。

 

电表集中器通过RS485接口直接连接到电表上，既可支持单个电表，也可以同时支持多个电表，实现对电表参数的采集、存储、预处理或并将采集到的电表数据实时传送到配电中心；同时，电表集中器还可将配电中心发送的遥控指令传给电表控制模块，对电表进行控制操作。

对于电力部门来说，远程变电站抄表一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、物力和财力。因为变电站数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不方便。电力公司也可利用GPRS移动数据网络对各重要电力节点进行监控，自动读取相关数据并加以分析，还可进一步进行远程控制或设备维护，可减少人力资源、缩短修护时间并节省专线建设成本。

 

五 石化行业应用

 

我国石油和化工自动化经过50年的发展，通过技术引进，消化吸收和不断创新，自动化水平取得了长足进步。现场从手工操作发展到自动控制，从低级的单回路控制发展到高级复杂系统控制，直到管控一体化。此外，在自动化装备、技术、功能、规模等方面都有了很大提高；测量和控制装置不断更新升级。作为一个特殊行业，石化行业的安全问题经常引起人们的关注。如果把石化厂的所有生产部位都处在GPRS定位电脑监控系统的监控下，就能够及时侦测到险情发生，进行险情排除，防止造成重大的财产损失和人员伤亡。

 

以气田站为例，利用GPRS技术作为数据传输通道，实现天然气泄漏等安全信息24小时在线检测报警，并且能在井场出现异常险情，如井口发生超压、输气管线爆破失压或出现火警时，可立即自动截断气源，实现了天然气采输生产的安全管理由人工监控向智能信息化监控的转变，进一步体现了“预防为主”的安全管理原则和“以人为本”的安全管理理念。

 

六 气象行业应用

 

气象信息采集系统利用实时采集的气象资料，对未来一定时段内的气象情况作出较为精确的预测和报警，包括进行短期的降雨预报、中期降水预报和洪水的预警预报，是防汛工作中非常重要的环节构建气象信息采集传输系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于气象信息采集点数量众多，分布在全省范围内，部分气象信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。另外，还必须考虑今后系统扩充的可能，必须具有良好的可扩展性。由于目前GPRS已覆盖绝大部分地区，能够满足气象信息采集传输系统对覆盖范围的要求。

 

气象系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。

 

采用传统的有线方式建立气象信息采集传输系统，必须租用专线或电话线进行连接。由于气象信息采集点必须与中心随时保持连线状态，而每次数据发送的数据量很小（在几K至10K之间），线路资源利用率很低，平均每一个气象信息采集点每月的线路费用为800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按数据流量计费的方式，资源利用率高，月通信费用将在200元之内。

 

采用GPRS构建气象信息采集系统，不仅能很好地满足气象信息采集的需求，而且，网络运营商也将因此获得业务稳定的集团用户，营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。对于气象局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当气象观测站和气象信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于气象采集工作的特点。

 

七 结论

 

GPRS无线数传终端应用范围广泛，几乎所有远程数据传输业务都可以应用，并不受地理环境、气候、时间限制且能进行存储和历史查询等诸多优点，因此在我国工业自动化和其它领域的应用将会越来越广泛。