GPRS在現(xiàn)代遠(yuǎn)程測控中的應(yīng)用

摘 要：本文主要介紹了GPRS目前目前在遠(yuǎn)程測控行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，并通過具體的行業(yè)闡述說明了該技術(shù)在生產(chǎn)和生活中扮演的重要角色。
一 概述
GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，即通用分組無線業(yè)務(wù)，這種無線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，它是利用而"分封交換"（Packet-Switched）的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個(gè)用戶共享某些固定的信道資源。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸，具有“實(shí)時(shí)在線”、“按量計(jì)費(fèi)”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點(diǎn)。目前GPRS應(yīng)用的行業(yè)包括：
l、工業(yè)遙信、遙測、遙控
2、電信行業(yè)無人值守站機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)(如移動(dòng)基站、微如移動(dòng)基站、微波、光纖中繼站等)
3、城市配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與抄表數(shù)據(jù)傳輸
4、高壓電力設(shè)備監(jiān)測、自來水、煤氣管道、閘門、泵站與水廠監(jiān)控
5、城市熱網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)
6、環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集
7、三防與水文監(jiān)測
8、人民防空警報(bào)設(shè)備監(jiān)測
9、氣象數(shù)據(jù)采集
10、其他無人值守(如倉庫、辦公樓等如倉庫、辦公樓等)監(jiān)控
11、金融、零售行業(yè)
12、移動(dòng)車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)
13、油罐及輸油管線監(jiān)控
14、城市路燈監(jiān)控
15、移動(dòng)辦公以及醫(yī)療監(jiān)護(hù)
GPRS的應(yīng)用非常廣泛，每種行業(yè)的實(shí)際需求和復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境都大不相同，所以每種行業(yè)都會(huì)有自己獨(dú)特的功能要求和組網(wǎng)方式。
二 工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用
現(xiàn)在很多企業(yè)都利用GPRS 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的監(jiān)測。在工業(yè)現(xiàn)場利用各種傳感器進(jìn)行信號(hào)采集或?qū)υO(shè)備已存在的數(shù)據(jù)或模擬信號(hào)進(jìn)行分析，GPRS Modem可通過標(biāo)準(zhǔn)接口與各種數(shù)據(jù)采集儀器儀表相連，一般現(xiàn)場儀器儀表的通信接口為RS232/RS485及以太網(wǎng)，GPRS Modem 的通信接口為RS232及以太網(wǎng)。
在正常工作模式下GPRS 傳輸模塊將儀器儀表的數(shù)據(jù)通過移動(dòng)通信分組網(wǎng)絡(luò)（GPRS 網(wǎng)絡(luò)）傳遞給數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器可通過DDN 專線、ADSL、ISDN 連接等形式連接到企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上，在控制中心的服務(wù)器上建立一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫，對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理貯存，產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)表和指示。并可以在其上開發(fā)分析決策模塊，判斷要監(jiān)控對(duì)象的工作狀態(tài)（如是否正常工作，有何異常事件），并對(duì)該情況作出相應(yīng)指令，傳回?cái)?shù)據(jù)終端側(cè)執(zhí)行，或通過短信發(fā)送給管理和維護(hù)人員。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在人員、控制中心和設(shè)備間的互通互傳，使技術(shù)人員和管理人員無論在任何地方都可以得到每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并可以進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)。
三 低壓配電監(jiān)控應(yīng)用
隨著電網(wǎng)改造的逐步深入，電力配網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、有效的控制電網(wǎng)運(yùn)行，必須逐步實(shí)現(xiàn)、提高配網(wǎng)自動(dòng)化水平。城市配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是電力部門改善供電質(zhì)量，合理配置供電設(shè)備，有效實(shí)現(xiàn)電力需求側(cè)管理的重要措施。
分布在城市、郊區(qū)和農(nóng)村的低壓配變具有節(jié)電數(shù)量大、分散、環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。對(duì)低壓配變的運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集、分析，無功補(bǔ)償控制狀態(tài)及遠(yuǎn)程遙控，對(duì)低壓配網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸方式提出了新的要求：實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的傳輸配電數(shù)據(jù)，高性能價(jià)格比的設(shè)備配置，簡單、方便的安裝方式。
GPRS網(wǎng)絡(luò)，支持無線方式的分組包交換功能，其永遠(yuǎn)在線，快速傳輸、按流量計(jì)費(fèi)的特點(diǎn)，很好的滿足了低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?br/>目前，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和配網(wǎng)控制中心的通信方式，主要是固定傳輸和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。使用RS485、光纖、MODEM撥號(hào)等有線傳輸涉及到布線施工、建設(shè)成本、安全和可靠性等一系列問題；電力線載波是解決問題的方案之一，但是通訊的成功率、電網(wǎng)的狀況、跨變壓器不可傳輸和在事故情況下和載波頻率分配等方面卻存在缺陷，不能有效應(yīng)用。GPRS數(shù)據(jù)系統(tǒng)的推出使這一難題迎刃而解，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)通信方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的做法，將能克服以上缺點(diǎn)。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)、準(zhǔn)確的前提下，將系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也降低到了最低。
四 電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)應(yīng)用
挨家挨戶敲門查電表的方式，無論是對(duì)敲門的人來講，還是對(duì)被敲門的人來講，都是一件麻煩的事情。現(xiàn)在已有許多住宅用戶都用上了預(yù)付費(fèi)電卡，省去了查表的麻煩，但對(duì)電力部門來說，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)監(jiān)測仍然是一個(gè)有待解決的問題。
通過GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電力部門可將工業(yè)和民用電表采集的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到地、市、省級(jí)的集中監(jiān)控中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力監(jiān)測設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。GPRS網(wǎng)絡(luò)可為電力系統(tǒng)提供了簡單高效的通信傳輸手段。
GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。
GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由位于電力局的配電中心和位于居民小區(qū)的電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)組成，居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過485傳到電表集中器，電表集中器通過RS232口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動(dòng)的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。
電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表首先通過RS485接口通過雙絞線連接到位于小區(qū)信息中心的電表集中器，電表集中器再通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至電力公司數(shù)據(jù)中心電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。
電表集中器通過RS485接口直接連接到電表上，既可支持單個(gè)電表，也可以同時(shí)支持多個(gè)電表，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、預(yù)處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到配電中心；同時(shí)，電表集中器還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給電表控制模塊，對(duì)電表進(jìn)行控制操作。
對(duì)于電力部門來說，遠(yuǎn)程變電站抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。因?yàn)樽冸娬緮?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不方便。電力公司也可利用GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各重要電力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時(shí)間并節(jié)省專線建設(shè)成本。
五 石化行業(yè)應(yīng)用
我國石油和化工自動(dòng)化經(jīng)過50年的發(fā)展，通過技術(shù)引進(jìn)，消化吸收和不斷創(chuàng)新，自動(dòng)化水平取得了長足進(jìn)步?，F(xiàn)場從手工操作發(fā)展到自動(dòng)控制，從低級(jí)的單回路控制發(fā)展到高級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)控制，直到管控一體化。此外，在自動(dòng)化裝備、技術(shù)、功能、規(guī)模等方面都有了很大提高；測量和控制裝置不斷更新升級(jí)。
作為一個(gè)特殊行業(yè)，石化行業(yè)的安全問題經(jīng)常引起人們的關(guān)注。如果把石化廠的所有生產(chǎn)部位都處在GPRS定位電腦監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控下，就能夠及時(shí)偵測到險(xiǎn)情發(fā)生，進(jìn)行險(xiǎn)情排除，防止造成重大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。
以氣田站為例，利用GPRS技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)天然氣泄漏等安全信息24小時(shí)在線檢測報(bào)警，并且能在井場出現(xiàn)異常險(xiǎn)情，如井口發(fā)生超壓、輸氣管線爆破失壓或出現(xiàn)火警時(shí)，可立即自動(dòng)截?cái)鄽庠?，?shí)現(xiàn)了天然氣采輸生產(chǎn)的安全管理由人工監(jiān)控向智能信息化監(jiān)控的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步體現(xiàn)了“預(yù)防為主”的安全管理原則和“以人為本”的安全管理理念。
六 氣象行業(yè)應(yīng)用
目氣象信息采集系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)采集的氣象資料，對(duì)未來一定時(shí)段內(nèi)的氣象情況作出較為精確的預(yù)測和報(bào)警，包括進(jìn)行短期的降雨預(yù)報(bào)、中期降水預(yù)報(bào)和洪水的預(yù)警預(yù)報(bào)，是防汛工作中非常重要的環(huán)節(jié)
構(gòu)建氣象信息采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，
能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于氣象信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分氣象信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統(tǒng)擴(kuò)充的可能，必須具有良好的可擴(kuò)展性。由于目前GPRS已覆蓋絕大部分地區(qū)，能夠滿足氣象信息采集傳輸系統(tǒng)對(duì)覆蓋范圍的要求。
氣象系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。
采用傳統(tǒng)的有線方式建立氣象信息采集傳輸系統(tǒng)，必須租用專線或電話線進(jìn)行連接。由于氣象信息采集點(diǎn)必須與中心隨時(shí)保持連線狀態(tài)，而每次數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)量很小（在幾K至10K之間），線路資源利用率很低，平均每一個(gè)氣象信息采集點(diǎn)每月的線路費(fèi)用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)的方式，資源利用率高，月通信費(fèi)用將在200元之內(nèi)。
采用GPRS構(gòu)建氣象信息采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足氣象信息采集的需求，而且，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶，營收也隨之增加，調(diào)動(dòng)了運(yùn)營商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步發(fā)展的要求。對(duì)于氣象局等用戶來說，由于通信費(fèi)用較低，享受到了實(shí)惠。另外，由于接入設(shè)備可以移動(dòng)，當(dāng)氣象觀測站和氣象信息采集點(diǎn)搬遷時(shí)設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護(hù)用戶原有投資，適合于氣象采集工作的特點(diǎn)。
七 結(jié)論
GPRS無線數(shù)傳終端應(yīng)用范圍廣泛，幾乎所有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用，并不受地理環(huán)境、氣候、時(shí)間限制且能進(jìn)行存儲(chǔ)和歷史查詢等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在我國工業(yè)自動(dòng)化和其它領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。