引言

GPRS（general packet radio service）是通用分組無線業務的簡稱，該技術建立在GSM網絡的基礎上，被稱為2.5 代移動通信技術，它將無線通信與Internet 緊密結合。

基于GPRS的遠程數據采集系統是通過中國移動的GPRS無線通信網絡系統提供的廣域無線IP接入方式，將工業和民用的數據信息實時傳遞到的互聯網上的集中數據監控和管理中心，以實現對遠端數據的采集、傳遞、和對被監測設備的統一管理和控制。

目前，遠程數據采集系統通常有兩種形式：通過有線網絡發送信息的遠程數據采集系統和通過GPRS 無線方式直接發送信息的遠程數據采集系統。通過電話線有線網絡傳送數據，由于每次撥號都需要等待，速度慢，而且費用也較高。同時，由于各監控點分布范圍廣、數量多、距離遠，有些點還地處偏僻，有些采集點有線線路難以到達，采用這種形式已經無法滿足系統實時性的要求；GPRS具有速度快、使用費用低等特點，其傳輸速度可達171.2kb/s。與有線通信方式相比，采用GPRS無線通信方式具有組網靈活、擴展容易、運行費用低，維護簡單、性價比高等優點。

由于GPRS更適合應用在小數據量、高實時性要求的場合，利用GPRS網絡提供的簡單高效的通信傳輸手段和廣域無線IP接入平臺?？梢詷嫿◣缀跛兄械退俾实倪h程數據傳輸業務。目前GPRS技術在遠程數據采集方面已經得到了廣泛的運用。如：銀行、電信、郵政儲蓄所營業網點聯網；電力、煤氣、自來水遠程集中抄表系統；地質災害、氣象、水文、環保信息采集和報警；移動POS機、稅控POS機、自助終端、ATM聯網；公安、110、消防、公交車、銀行運鈔車輛指揮調度系統；公安身份證移動認證、交通稽查、智能交通系統、交通流量監測；福利彩票、體育彩票、足球彩票無線投注系統；城市配電網自動化調度系統等等。

本文主要研究基于GPRS的遠程數據采集系統。

圖1　基于GPRS的遠程數據采集系統框圖

基于GPRS的遠程數據采集系統

基于GPRS的遠程數據采集系統通過各種終端將現場采集到的數據利用GPRS網絡和Internet網絡將數據傳輸到監控中心的數據庫服務器。該系統一般由數據采集系統，GPRS數據傳輸網絡和監控中心三部分組成，系統框圖如圖1所示。

基于GPRS的遠程數據采集系統的詳細系統結構圖如圖2所示。

數據采集系統由應用終端（如：傳感器）和采集器兩部分組成。可采集的數據有很多種，由該系統的應用場合決定。數據采集后，在與服務中心通訊前存儲在終端子系統中。采集器可通過RS232串口與集中器（GPRS DTU）相連。

集中器是GPRS數據傳輸網絡中很重要的一個部分，它是GPRS數據傳輸裝置，即GPRS DTU通訊模塊。它是遠程數據采集系統的中心管理和控制設備，負責定時讀取采集器數據、系統的命令傳送、數據通訊、網絡管理等功能。各種采集數據首先利用RS485接口（通過雙絞線）連接到位于各采集點的集中器，集中器再通過RS232/RS485接口與GPRS透明數據傳輸終端相連。通過GPRS透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進行處理、協議封裝后發送到GPRS網絡，通過GPRS網絡傳送至數據中心，實現各采集點數據和數據中心系統的實時在線連接。集中器也可通過RS485接口直接連接到各采集器上，既可支持單個采集器，也可以同時支持多個采集器，實現對各采集器采集到的數據進行存儲、預處理，并將采集到的數據實時傳送到中心；同時，集中器還可將中心發送的遙控指令傳給控制模塊，對集中器進行控制操作。

監控中心由局域網構成，包括前置處理機、數據庫服務器、工作站（中心計算機）及相應的應用管理軟件等。工作站既可以實時接收從采集器傳來的數據，也可以將命令以及對遠端采集器、集中器的設置參數等傳到采集器和集中器，從而實現數據遠程讀取和采集器、集中器工作參數的遠程設置。數據庫服務器存儲采集數據。

圖2　基于GPRS的遠程數據采集系統的詳細系統結構圖

基于GPRS的水文數據采集系統

目前，基于GPRS的遠程數據采集系統已經得到了很廣泛的應用，為人們的生產生活提供了巨大的便利，在諸多的應用中，比較典型的應用包括基于GPRS的水文數據采集系統。

水文數據采集系統是采用通訊遙測和計算機控制等技術手段，自動進行雨量、水位、流量等各種水文參數的實時采集和傳輸處理的系統。該系統常常需要對眾多的水位點進行實時監測，大部分監測數據需要實時發送到管理中心的后端服務器進行處理。水文遠程數據采集系統是為地區防汛抗旱提供決策支持服務的重要基礎設施，因此建設基于GPRS的水文數據采集系統是必要而不可或缺的。基于GPRS的水文數據采集系統結構圖如圖3所示。

圖3　基于GPRS的水文數據采集系統結構圖

在基于GPRS的水文數據采集系統中，主要使用的應用終端是傳感器。由于水文數據有很多種，水位、降雨量、流量、蒸發量等。根據采集的數據類型不同，傳感器分為水位傳感器和雨量傳感器等。傳感器將水文監測數據轉換成脈沖，采集器采集脈沖，數據采集后，在與服務中心通訊前存儲在終端子系統中。

在基于GPRS的水文數據采集系統中，主要有兩處重要的數據傳遞過程：工作站和集中器的連接建立過程和采集器傳送數據給集中器的過程。整個系統的數據傳輸是在這兩個重要的數據傳遞以及GPRS網絡中數據傳遞的基礎上進行的，其中GPRS數據傳遞是整個系統中最基礎最重要的數據傳遞過程，GPRS網絡是整個系統中必不可少的重要組成部分。

工作站和集中器的連接建立過程為：工作站按照數據傳輸規約，以一定的數據傳輸幀格式把帶有公網IP地址和工作站端口號的指令，通過Internet和GPRS網絡，傳送給集中器。集中器收到指令后，返回給工作站一個帶有SIM卡號的指令。中心站收到指令后，確認本機存儲的SIM卡號與接收到的SIM卡號是否一致，如果一致則建立連接成功。此后集中器可以正常向工作站發送數據，工作站也能發送各種命令控制集中器和采集器。如果工作站在一定時間內不向集中器發送數據，那么集中器就會自動斷開與工作站的連接，該時間可以自由設定。

采集器傳送數據給集中器的過程為：采集器自動地通過串口，按照用戶預先設定的采集間隔時間采集從傳感器傳送來的雨量、水位等信號，通過數據轉換和數據打包后送到集中器，集中器根據定義的接入點名稱（APN）將打包好的數據增加部分冗余碼和校驗碼并轉換成適合在無線鏈路上傳送的網絡數據包信號。

結語

本文介紹了基于GPRS的遠程數據采集系統的發展現狀，說明了基于GPRS的遠程數據采集系統的系統結構和基本組成。同時本文還列舉了基于GPRS的遠程數據采集系統相關應用即水文采集系統，該系統已研發成功并用于湖北水文采集系統。

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