GPRS控制模塊在電網信息采集中的應用研究

劉宗峰

摘要：文中詳細闡述了基于GPRS的控制模塊在電網采集中的基本工作原理和作用，針對目前電網監測設備本身的缺點采用GPRS模塊對電力系統進行故障診斷和采集，完成各監控機之間的數據交換，在系統出現故障時能及時提供監控數據，并及時預控。

關鍵詞：電網監控； GPRS；故障判斷；硬件電路

前言

隨著自動控制技術的迅速發展，通過網絡對設備和系統進行遠程監控和維護正趨于普遍化。基于GPRS控制模塊的電網監控系統，能通過監測電網的運行狀態，對電網進行維護和管理，并及時有效地響應設備故障。

1.研究目的發展前景

隨著電力系統的快速發展，為了保證供電和用電的安全以及良好的經濟效益，對電能、電網、供電質量的計量、監測和控制越來越受到供電、用電部門的高度重視。傳統的監控方式效率、準確度以及自動化程度都比較低下，不能滿足電力系統自動化發展的要求。以往工業現場的監控系統每臺設備都伴以測試儀器及儀表，不僅傳統的儀器、儀表系統布線復雜，而且需要大量的人力、物力來記錄、維護、維修，當設備出現預料不到的故障時不能及時地反應給現場管理人員，致使損失進一步擴大。隨著計算機網絡以及智能儀表技術的發展，使得遠距離進行監測和控制成為可能。遠程監控技術是故障監測與診斷技術和計算機通信技術相結合的高級診斷技術。提供故障診斷服務的遠程客戶端和服務器端通過計算機通信網絡連接起來。當現場設備出現故障時，系統可以通過計算機通信網絡將現場設備狀態信息傳輸到遠程診斷專家中心，由專家對設備故障進行診斷。當需要增加現場控制設備的數量時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，這既節省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。由于監控系統的結構簡單，設備的連線減少，現場儀表的內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，因此提高了系統的工作可靠性。

2.工作原理和電路介紹

隨著信息技術的迅速發展，電力線路正逐漸考慮采用無線監控系統來實現對電力線路的數據采集和運行狀態監控。相比人工方式，無線監控系統具有很多優點：節省了大量的人力物力，可以隨時抽測電力線路的各項運行參數，實時發現環境變化，實現對電力線路的實時控制等，真正地體現了智能化管理。

系統主要由通信模塊（GPRS模塊）、外部存儲器、傳感器、A/D轉換模塊、信號調理模塊、顯示模塊和MCU（微處理器）組成。數據的采集處理主要由AT89C51、ADC0809、 X25045和74LS373四個芯片來實現，AT89C51負責電壓、電流等數據的采集、顯示與數據遠程傳輸，并根據上位機的指令做出相應的動作。為了保證數據不會因為掉電而丟失，系統采用X25045外部存儲器對數據進行存儲。通信模塊主要包含MAX232和MC35T兩部分，其中MC35T的功能是將數據或命令通過與其連接的天線發射出去，或接收遠端監控中心發送的數據，再將接收到的數據或命令通過MAX232送入單片機進行處理。MAX232起電平轉換和串口通信的功能。模數轉換器的功能是將采集到的模擬信號轉換成數字量，作為單片機處理信息源。電路設計時采用了ADC0809芯片作為模數轉換芯片，先將模擬信號送入ADC0809轉換成數字量，再送入AT89C51芯片進行計算和處理。

GPRS數據終端的硬件結構采用模塊化設計，主要包含GPRS無線模塊、SIM卡和串口模塊MAX232三部分，GPRS無線模塊采用SIEMENS公司的MC35T模塊，其功能是將數據或命令通過與其連接天線發射出去，或接收遠端監控中心發送的數據，再將接收到的數據或命令進行相應的協議處理后，通過MAX232送入單片機進行處理，MAX232起電平轉換和串口通信的功能，由于傳輸數據的承載方式是GPRS網絡，故SIM卡是不可缺少的，功能是存儲數據和在安全條件下完成客戶身份鑒權和客戶信息加密算法的全過程。

顯示模塊主要包括HD7279A液晶顯示器和SED1335控制芯片，主要是考慮到當現場有管理人員巡視時，可以方便實時地了解現場情況，系統使用了一種管理鍵盤和LCD顯示器的專用智能控制芯片SED1335，SED1335與處理器之間采用串行接口，其接口電路和外圍電路簡單，占用口線少，具有較高的性價比。

3. GPRS通訊協議介紹與實現

GPRS是通用分組無線業務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務GPRS與現有的GSM語音系統最根本的區別是，GSM是一種電路交換系統，而GPRS是一種分組交換系統。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸，這一特點正適合大多數移動互聯的應用。

硬件連接完成后，在進行GPRS上網操作之前，首先要對GPRS模塊進行一定的設置。系統采用了西門子的MC35T作為GPRS模塊， 該模塊設計小巧、功耗很低，可以為很多通信應用提供經濟高效的解決方案。適用的范圍包括便攜電腦的低功耗通信設備、遙測、遙感、遠程信息處理和通信等工業領域。對于電力遠程監控系統來說，采用這種模塊是比較適合的。

基于GPRS電網監控系統依靠軟硬件的結合，通過GPRS網絡實現上位機與下位機之間的數據傳輸，便可以方便的對電力線路實施無線監控了。

4.結論

根據近年來監控系統、GPRS數據通信技術等發展的趨勢，本文提出了基于GPRS網絡通信的遠程監控終端系統方案。該系統將采集到的現場數據處理后通過GPRS網絡傳輸到遠程監控中心，也可以接收遠端發送的數據，再根據數據的內容相應地完成各種命令，對電網故障進行判斷監控。

參考文獻：

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