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

李永江，劉 敏，鄧海麗

（石家莊信息工程職業(yè)學院，河北 石家莊 050035）

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

李永江，劉 敏，鄧海麗

（石家莊信息工程職業(yè)學院，河北 石家莊 050035）

穩(wěn)定的通信電源是保障電信網(wǎng)絡正常運行必不可少的條件，為了提高通信網(wǎng)絡工作的穩(wěn)定性，對通信電源實行有效監(jiān)控管理是非常重要的。隨著通信網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域的迅速擴大和通信機房的增多，應用無線傳輸方式構建監(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。設計中采用了GPRS技術進行數(shù)據(jù)的傳輸，并結合電源監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點分析了GPRS數(shù)據(jù)傳輸在電源監(jiān)控系統(tǒng)中的應用方式。設計了相應的數(shù)據(jù)采集和傳輸方式，實現(xiàn)了監(jiān)控中心與遠程數(shù)據(jù)采集終端的GPRS無線通信功能，實現(xiàn)了預期的設計目標。

通信電源；無線通信；GPRS；遠程控制

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

安全可靠的通信電源是保障通信網(wǎng)絡正常運行的必要條件，為了提高通信網(wǎng)絡工作的穩(wěn)定性，對通信電源實行有效的監(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電源的運行數(shù)據(jù)進行遠程傳輸，進而實現(xiàn)監(jiān)控。但是隨著通信網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域的迅速發(fā)展擴大和通信機房的增多，有線傳輸方式存在的數(shù)據(jù)傳送長、維護不方便、通信質量差等局限性，成為當前制約監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮作用的瓶頸之一[1]。

隨著電子技術與計算機技術的發(fā)展，工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)領域出現(xiàn)了一些新的方法和技術，其中之一就是利用無線傳輸技術進行數(shù)據(jù)的收集和傳輸，從而有利于實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的遠程傳輸，解決監(jiān)控系統(tǒng)中的通信方式問題，具有成本低，建設周期短，運行維護簡單，性價比高等優(yōu)點。

1 GPRS技術的功能與特點

GPRS是通用分組無線業(yè)務的英文簡稱，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，是第二代移動通信技術（2G）向第三代移動通信（3G）演進的過渡技術，因此也稱為2.5G通信技術。

通俗地講，GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理技術，是在原有GSM網(wǎng)絡基礎上通過疊加新網(wǎng)絡，增加新的硬件和軟件設備，從而形成的全新的網(wǎng)絡邏輯實體，提供端到端的、廣域的無線IP鏈接。這個全新的邏輯網(wǎng)絡實體主要包括三大部分：服務GPRS支持節(jié)點（SGSN）、網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點（GGSN）和分組控制單元（PCU）。同時GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，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115 kbps，計費方式靈活，能夠支持用數(shù)據(jù)流量來進行計費，具有“實時在線”，“快捷登錄”的優(yōu)點。同時，相對應的調制解調器運行性能穩(wěn)定可靠，完全適合通信電源監(jiān)控的應用要求。

2 系統(tǒng)總體設計思路

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)是以通信網(wǎng)絡為基礎，完成對通信機房中的電源設備進行數(shù)據(jù)采集、傳輸與遠程監(jiān)控的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分為兩個主要部分：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、電源變換設備、蓄電池、備用發(fā)電機機組和負載設備組成，因此，系統(tǒng)也要對這些設備的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)進行實時采集。第二部分為監(jiān)控中心部分，這一部分一方面與監(jiān)控設備進行雙向通信，對從現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集部分上傳的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時處理，并存入相應的數(shù)據(jù)庫，以備查詢。同時還要及時下達控制命令，以便保證通信電源設備的正常運行；另一方面為用戶提供一個可視化的界面，實時地顯示監(jiān)控范圍內通信機房（局站）中電源設備的運行狀況，以不同的形式，如各種圖或各種表的形式來顯示設備的運行狀態(tài)、性能數(shù)據(jù)、告警信息等的統(tǒng)計結果，以便為相應的決策提供正確參考。

基于以上分析，結合GPRS的技術特點和現(xiàn)有的電源監(jiān)控功能的要求，本設計構建了基于GPRS的電源監(jiān)控系統(tǒng)，主要結構如圖1所示。

圖1 電源監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

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、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：采集電源等設備和機房環(huán)境實時狀況監(jiān)控數(shù)據(jù)，并利用GPRS傳輸模塊將這些數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡傳到監(jiān)控中心；

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

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

（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、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、用戶操作終端組成，它們處于同一個局域網(wǎng)中。前置通信機負責接收由GPRS網(wǎng)絡傳輸來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行分析處理后，將異常信息進行實時告警處理，同時將所有的性能和告警數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)服務器中進行存儲，以備數(shù)據(jù)的進一步利用。

3 系統(tǒng)的硬件軟件設計

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，本設計采用ST16C550芯片擴展了一個通信端口（Sio），用于驅動GSM/GPRS模塊，由于ST16C550芯片內嵌了16個字節(jié)的FIFO，非常適合于TCP/IP的處理。同時系統(tǒng)還采用了DS12887時鐘芯片給系統(tǒng)提供時鐘信號，采用大容量的RAM對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行記錄。

如圖2所示，現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)經(jīng)采集后傳送入微處理器進行處理，然后經(jīng)RS232或者RS485串口轉發(fā)給GPRS傳輸模塊GPRSDTU，最后由GPRSDTU模塊將監(jiān)控數(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)平臺上開發(fā)的，開發(fā)工具采用了Visual C++來開發(fā)，并結合了Delphi來完善系統(tǒng)的圖表功能。同時系統(tǒng)還采用SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)庫的構建和管理。

軟件設計總體框圖如圖3所示。

圖3 軟件設計總體框圖

4 結語

隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展和移動通信技術的不斷更新，傳統(tǒng)的監(jiān)控技術面臨著更新?lián)Q代的挑戰(zhàn)。如何應用新的通信技術來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化和無線化更是一個熱門的課題。正是基于這種現(xiàn)狀，本課題采用GPRS移動通信技術結合網(wǎng)絡通信技術開發(fā)了一套適合于通信電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，有效地解決了傳統(tǒng)監(jiān)控方式建設周期長，維護更新困難的問題。同時，隨著無線技術的進一步發(fā)展，本系統(tǒng)也在促進3G通信技術的應用方面具有一定的借鑒作用。可以預見，隨著3G通信技術的成熟，無線監(jiān)控技術的應用范圍也會更加廣闊。

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

[2] 羅映冰.基于GPRS技術的計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].中國科技信息，2010（2）:96-98.

[3] 葉力勤.基于GPRS通信技術的配電變壓器網(wǎng)絡實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].北京：華南理工大學，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，主要研究方向為通信電子。