基于GPRS网络的远程数据采集系统及应用

　　0 引言

　　GPRS是在GSM基础上发展而来的数据传输网络，与无线集群方式相比，GPRS的数据传输 充分利用了公共移动通信网络和互联网，不需要为监测设备而专门改造已有的运行环境，省去 了建设无线专网的成本。其按流量计费的方式也更为经济，更适合频繁突发的小流量数据传输。

　　同时，GPRS网络具有覆盖范围广、数据传输快、实时性好、通信质量高、持续在线和费用低等 优点，并可直接与Internet互通，能很好地满足工业控制的需要。目前，基于GPRS网络的数据传 输在许多领域得到了较好的应用，特别是在工作环境恶劣、地理位置偏僻、无人值守场所等领 域。 本文实现的系统以GPRS网络为基本数据通道，在每个需要数据采集的分散业务单元安装远 程测控终端。同时在控制中心通过配有GPRS无线通讯模块管理的计算机，进行各种设备的远程 数据采集，采集的数据自动进人控制中心实现远程控制，方便快捷。

　　1 GPRS网络及其数据传输

　　GPRS作为一种高效、经济的无线系统，已经应用到许多需要无线数据传输的领域，为远程 数据采集传输及监控提供了一种新的数据通信方式。GPRS（General Packet Radio Service）技术 建立在GSM（Global System for Mobile Communication）网络之上，它将无线通信与Internet紧密 结合起来。GPRS作为一种先进的、全新的无线网络承载手段，具有其独特的优势：

　　⑴ 虽然在GSM网络中，每条GSM信道提供的传输速率只达到9.6kbps或14.4kbps，但GPRS 可提供高达171.2kbps的传输速率；

　　⑵ 按量计费，节省资源；“永远在线”，用户随时与网络保持联系，保证数据传输的实时 性；

　　⑶ GPRS支持Internet上最广泛使用的IP协议和X.25协议，提供了一个完备的基于TCP/IP协 议的通信解决方案，能够提供Internet和其它网络的全球性无线接入。

　　数据传输时，GPRS网络是在原有GSM网络的基础上，引入了PCU（分组控制单元）、GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点）和SGSN（Serving GSN，GPRS服务支 持节点）等新部件构成的无线数据传输系统，其用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据， 将IP信息包从移动用户点传送至外部网络。GPRS无线模块作为控制系统的无线收发模块，用于 实现与GPRS网络的连接。分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点 GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。 通信过程如图1所示。

　　2 基于GPRS网络的远程数据采集系统的设计与实现

　　2.1 系统组成

　　本文研究的远程数据采集系统由监测终端、远程数据采集与传输系统、数据监测/处理中心与GPRS移动数据传输网络等组成。GPRS 远程数据采集系统的硬件组成如图2所示。

　　⑴ 数据采集与传输系统

　　数据采集以数字信号处理器DSP为核心，采用交流取样技术，集数据采集、无功补偿等功能于一体，可监测现场的各项指标。采集的数据通过RS-232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。同时，可对远端数据监测终端发出指令，进行参数设置、实时监测数据或实现远程控制等。

　　⑵ 数据监测/处理中心

　　数据监测/处理中心负责对数据进行汇总、整理和综合分析，完成终端原始数据的分类存储。

　　⑶ GPRS网络

　　监测终端采集的数据经GSM网络接口功能模块对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过GPRS网络进行传输，最终传送到监测中心。