通过GPRS实现高压变频系统的远程监控

　　1 引言

　　随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自动化，智能化程度的不断的提高，中高压大功率变频调速装置的研制和应用渐渐成熟起来。

　　可靠性的保证是高压变频器得到承认和推广应用的关键，为了达到这项要求，一些变频器厂家设计了利用通信的方式，将现场的实时数据、运行状态和故障状态传递到远方终端，以实现对现场设备的远程监控和维护。以往实现这套远程监控系统一般是利用公共电话网，通过modem拨号，配合相应软件来实现监控。它明显的缺点是只有拨号后才能通信，不能同时“点对多点”通信等等。实现远程通信的其它方式是采用卫星、微波、光纤或电台，而这些种方法不仅设备投入耗资巨大，而且伴随着较高的采购成本和运行维护费用。

　　随着无线通讯技术的进步和不断普及，gprs网络已经无处不在，而且应用成本已经降到了很低，而利用gprs嵌入高压变频器，实现远程监控通信，不但具有系统易维护性、可扩展性和安全性，而且具有gprs通讯的所有优点。

　　基于gprs的远程监控具有以下特点：

　　（1）快速登录，永远在线，覆盖面广。

　　（2）安全性高，系统在数据传输过程中加入了加密机制，资料可以在公网上安全地传输。

　　（3）可靠性强，系统具有纠错、重发机制，从而确保资料的完整性和正确性。其次，系统具有自动恢复功能，在gprs网络状态不稳定的情况下，保证系统稳定工作，而无需人工干预。

　　（4）多用户的业务复用，不同的网络用户共享同一组gprs信道，但只有当某一个用户需要发送或接收资料时才会占用信道资源。系统依托相应的软件，可以灵活地同时实现点—点、点—多点的数据传输。

　　（5）节电功能，在不发送资料的时间里设备可以处于待机状态，定时或资料触发登录网络。

　　gprs接入与电话拨号接入的比较如附表所示。

　　目前，我国移动通讯推出的gprs业务日趋成熟，gprs的应用逐渐成为监控领域的一个研究热点。而且用户可以根据自己的需要，以月租、包月等多种形式进一步降低gprs通信的费用。因此，gprs作为目前和将来大规模发展的一种组网方式，具有分布式、集散型、网络化、开放式特点，在工业控制、环境保护、水利水文监测、报警等行业中必将得到愈来愈广泛的应用。

　　2 gprs远程监控的实现

　　下面描述了通过gprs远程监控的实现方法，并说明了如何利用at指令与gprs模块通讯，提出了利用

　　（浏览器/服务器）架构进行监控的思想，并给出了试验的步骤及应用实例。

　　2.1 gprs远程监控系统

　　gprs远程监控系统由智能控制器，gprs通信模块、中国移动通信网路（gprs网络）、internet公共网络、数据服务器、企业局域网及其计算机设备等组成。高压变频器gprs远程监控系统如图1所示。

　　首先，高压变频系统采集到现场参数，并进行加密、压缩处理后，以数据流形式通过串行方式接到gprs通讯模块上，与中国移动基站进行通信，基站sgsn再与网关支持节点ggsn进行通信，ggsn对分组资料进行相应的处理。gprs模块以gprs资料包的形式通过gprs网络把资料发送到中国移动的内部网（cmnet），然后由中国移动通过gprs服务节点（gsn），把资料发送到internet上，并且去寻找在internet上的一个指定ip地址的服务器。由于gprs网络工作方式是以ip地址寻址为基础的，所以公网上的internet数据服务器只需要简单接入internet，并具备公网分配的ip地址即可。数据服务器端利用winsock编程，实现网络资料的收发，并转发到内部网络的数据库上去。数据库方便数据维护和webserver调用。系统同时也可以实现资料、指令的反向传输，以达到远程控制的目的。工作站通过internet访问web服务器，就可以浏览到各监测点的详细信息了。

　　基于gprs的远程监控系统依靠移动通信网路，在现场参数采集完毕后，再根据实际需要编写gprs终端通讯程序和相关软件即可。

　　2.2 gprs远程终端的实现

　　gprs远程终端的数据采集如图2所示。

　　gprs远程终端主要由数据采集器和gprs模块构成。首先，高压变频器的控制单元将采集到的工业现场参数，一方面在现场显示、参与控制，另一方面要发送给gprs模块，控制gprs模块本身的操作，并在资料模式下把经过加密和容错处理后的资料发送给数据服务器。

　　高压变频装置与gprs模块之间的通信协议是串口协议，高压变频装置通过串口来对gprs模块进行设置，在建立数据信道之前的设置指令包括：

　　at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”

　　说明：初始化网络会话，在模块上建立一个资料账号，接入到中国移动gprs网络。

　　返回：ok

　　at×e2ipa=1，1 说明：当前会话上的ip连接

　　返回：ok

　　at×e2ipo=1，“218.79.163.201”，5000

　　说明：初始化一个tcp连接，218.79.163.201为服务器端ip地址。

　　返回：connect表明建立连接成功。

　　建立连接后，gprs模块进入资料状态，高压变频装置即可发送和接收信息资料了。

　　2.3 远程监控系统的组成结构

　　2.3.1 服务器端

　　在基于gprs的远程监控系统中，数据服务器端通过基于tcp/ip协议的socket套节字，进行与gprs终端的资料收发，通过开发的在服务器运行的软件对资料进行处理，然后更新到sql数据库中，让合法用户可以在任何时刻、任何地方通过浏览器查看资料。浏览器通过因特网查看远程设备刚刚更新到数据库中的信息，达到现场数据分析、显示等功能。其工作流程如图3所示：

　　2.3.2 浏览器

　　浏览器端不需要特别的软件，系统自带的上网软件就可以访问到服务器上web接口。

　　2.4 gprs监控系统的通讯试验

　　（1）首先，要插入sim卡（插卡时要断开电源），接好天线，用rs-232串行线缆将gprs模块与计算机串口连接。接通gprs模块电源，等信号指示灯开始闪动时表示模块已经开机，并且注册gsm网络成功。

　　（2）gprs设备上电，该设备自检后，进入命令模式，指示灯显示工作正常。

　　（3）对gprs模块进行设置可以通过第三方软件进行参数配置也可以通过超级终端进行测试，发送at指令at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”，若有数据显示回车后返回ok。说明硬件连接正确。也自编软件进行测试。图4是超级终端连接gprsdtu的画面。