基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)構(gòu)建的方便性與數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘囊?，提出了一種基于移動(dòng)GPRS無線通信的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方案。該方案利用GPRS的Internet接入功能，通過移動(dòng)公司的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊與遠(yuǎn)程主機(jī)之間的無線通信。分析了該數(shù)據(jù)采集模塊的原理與結(jié)構(gòu)，嵌入式TCP／IP／PPP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，以及GPRS模塊的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。并由此研制出一臺(tái)基于Winbond單片機(jī)與c；PRS模塊的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測(cè)試結(jié)果證明了訪采集模塊的穩(wěn)定性與可靠性。
關(guān)鍵詞：GPRS模塊；數(shù)據(jù)采集；TCP／IP／PPP協(xié)議；MC35i

0 引 言
數(shù)據(jù)采集與工業(yè)生產(chǎn)和國民生活息息相關(guān)，大到電力部門各變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控、礦業(yè)生產(chǎn)單位的安全生產(chǎn)，小到社區(qū)居民的電表、水表抄表系統(tǒng)，因此數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)直接關(guān)系到人們生活質(zhì)量的提高。傳統(tǒng)的電表、水表的數(shù)據(jù)采集多采取人工抄表的方式，不僅浪費(fèi)了大量的人力物力，抄表精度也不高；當(dāng)前的卡式預(yù)付費(fèi)表由于要將付費(fèi)額與消費(fèi)量存入IC卡中，作為電表、水表與監(jiān)控中心的通信媒介，安全性有待提高；工業(yè)生產(chǎn)中多采用Internet網(wǎng)絡(luò)通信或是RS 485總線來實(shí)現(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信，對(duì)于采集點(diǎn)分布集中時(shí)尚可實(shí)現(xiàn)，但是像電力系統(tǒng)變電站等多分布在郊區(qū)且節(jié)點(diǎn)多的系統(tǒng)來說不僅通信線路的鋪設(shè)是一筆巨大的費(fèi)用，受自然環(huán)境的影響也特別大，可靠性得不到保障。
GPRS無線上網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展給數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展帶來了新的活力。GPRS(General Packet，RadioService)是當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)通信向3G標(biāo)準(zhǔn)的過渡階段，即2．5G標(biāo)準(zhǔn)。GPRS在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入分組交換的功能，支持TCP／IP協(xié)議，可以與Inter―net直接相通，因此已在消費(fèi)電子中得到了廣泛的應(yīng)用。GPRS理論最高通信速率可達(dá)到171．2 Kb／s，且國內(nèi)外各大通信公司均推出了各自的GPRS通信模塊，穩(wěn)定性好，完全能夠滿足各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需要，因此，GPRS無線通信技術(shù)的應(yīng)用必將給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展帶來巨大的變化。

l GPRS通信原理及數(shù)據(jù)采集模塊的整體結(jié)構(gòu)
1．1 GPRS無線通信原理
基于GPRS的無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由三部分構(gòu)成：位于數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)的GPRS數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集模塊位于各個(gè)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)，由于移動(dòng)公司的通信范圍已覆蓋我國的絕大部分地區(qū)，各數(shù)據(jù)采集模塊可分散地安裝在各種復(fù)雜的地理環(huán)境中而不必考慮線路鋪設(shè)等復(fù)雜的問題。GPRS網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心數(shù)據(jù)交換的橋梁。數(shù)據(jù)采集模塊與測(cè)量儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將測(cè)量儀表產(chǎn)生的檢測(cè)數(shù)據(jù)通過移動(dòng)基站實(shí)時(shí)發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所提供的GGSN(Gateway GPRS Support Node)服務(wù)器，GGSN分配給GPRS數(shù)據(jù)采集終端相應(yīng)的IP地址，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集終端與Internet的連接，再通過In―ternet網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到位于監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。GPRS模塊可以是始終在線的，因此位于監(jiān)控中心的工作人員可以實(shí)時(shí)了解到終端設(shè)備的工作情況并做出相應(yīng)的工作指示。

1．2 數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)儀器與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端的無線數(shù)據(jù)傳輸，如圖2所示，模塊以Winbond的高性能單片機(jī)W77E58為控制核心，通過將串口采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)初步處理后傳送給GPRS模塊實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)通信。