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摘 要：本系统由放置在现场的数据采集发送一体化模块和上位机远程监控软件構成。设计采用数据采集发送一体化模块对地埋泵站各类参数进行采集，然后发送到GPRS无线通讯模块上，再通过GPRS通讯模块把数据上传到上位机远程监控软件。
关键词：一体化模块；通用分组无线业务；传输；数据
【分类号】：TU855
引 言
城市排水系统地埋式泵站的运行特点决定了它只能是无人值守泵站，在投入运行之始，是通过巡检人员每天两次的实地巡视，分析各种运行参数来了解运行状态的。但是，从一段时间的运行情况来看，一些如故障反馈滞后，发现问题被动等弊端就突显出来了，给管理带来了一定的难度。随着排水辖区的不断扩大，地埋泵站也越来越多，为了尽早解决这些问题，为了确保维系市民安全排水的地埋泵站的正常运转，进一步加强对所有地埋式泵站的管理和对其运行数据的实时监控，消除故障反馈滞后，发现问题被动等弊端，提高数据的准确率，降低系统的故障和干扰，确保地埋式泵站正常运行，本设计提出对现有的地埋式泵站进行了基于GPRS技术的自动化改造。
一、 GPRS技术简介
GPRS 是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA 帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统（BSS）从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS 理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在10～70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 连接，可以用于INTERNET 连接、数据传输等应用。同时，使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，计费更合理，实时性强，不用额外铺设通信线路，且系统基本零维护，设备搬迁方便，迅速降低了服务成本。
基于上述优点，GPRS移动数据传输系统有广阔的应用范围，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用，如城市配电网络自动化、自来水、煤气管道自动化、商业POS 机、INTERNET 接入、个人信息、金融、交通、公安等。尤其在环境恶劣、采集点多且通信线路难以铺设的条件下（例如在环境监控、三防遥测系统中），采用GPRS作为数据传输手段具有无可比拟的优势。
二、 数据采集和监控技术简介
1、 SCADA
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监控系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
2、 单片机
单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可用软件控制来实现，并能够实现智能化。现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。
三、本案系统设计
当前，随着技术的不断发展，上述各类设备已经较为成熟，在本方案中，如何将这些设备精简、简易上手也是本案的一个设计理念。因此本案通过多次设计，将单片机、数据采集设备以及GPRS设备整合为一台一体化模块，通过单片机设置和采集数据，包括泵机集水井的液位、泵机运行状况、地埋巡检员的巡检情况等，使用GPRS通讯模块对上位机进行无线连接和传送数据。
1、 系统结构
整个系统的结构如图3-1所示。
图1 数据采集和监控系统结构图
根据单片机的设置，数据采集模块采集相关的数据并且发送到GPRS通讯模块上，然后将数据打成IP包，再通过GRPS空中接口接入到GPRS网络，最终通过各种网关和路由到达系统数据中心。
2、系统设计
整个系统的设计内容包括GPRS终端与用户设备的接口、TCP/IP协议处理、GPRS终端与数据中心的互联、数据中心的网络接入与软件设置。
现场设备结合集数据采集与GPRS无线通讯为一体。可同时采集多路脉冲量、开关量和模拟量，满足了对地埋泵站门状态、泵开关、液位、电流、故障等状态的采集。同时，以移动GPRS为通信平台，具有不受地理限制、稳定、可靠、成本低等优点。设有开关量报警功能，可控的四路继电器形式的干触点输出。还可以与普通手机友好的通信接口，所有的数据参数都可用手机进行查询与设置。
上位机监控数据中心的设计主要包括网络的接入、数据的收发与安全性管理，对终端的维护以及相关的数据库。上位机主要对上传的数据进行显示和管理，一旦状态异常能够及时通知相关人员赶赴现场进行处理，实现了对现场设备信息的实时监控及其对数据的统计、制表，不仅能让管理人员实时掌握设备状况，更提高了对地埋泵站运行数据的有效分析和管理。
总 結
本系统利用GPRS一体化数据采集模块实时监控地埋泵站各类运行状态参数，一旦泵机运行参数异常，上位机监控系统就会根据设定的参数进行声光报警，监控人能在第一时间对故障作出响应，及时通知相关人员赶赴现场进行处理。实现了对地埋泵站安全运行的24小时不间断监控和管理，进一步提高了地埋泵站的泵机运行状态、泵机运行电流、液位等实时参数的远程监视的准确性、安全性和实时性，及时并对泵站的异常情况进行报警，使中控室能在第一时间掌握地埋泵站运行信息，最终实现以最快的速度解决问题，极大地提高了整个排水系统运行的安全性与可靠性。提高了公司的社会形象和经济效益。
参考文献
[1] 雷斌、杨建华、黄超、何斌. VC++6.0网络编程技术.北京：人民邮电出版社，2000
[2] 吕捷.GPRS技术.北京：北京邮电大学出版社，2001
[3] 杜吉荣.GPRS环境下TCP协议的性能分析与改进：[硕士学位论文]，杭州：浙江大学，2002
[4] 伏海文，王军明，郭华.基于GPS&GPRS的运钞车电子保险箱及联动系统的设计.北京：电信技术，2003.3
关键词：一体化模块；通用分组无线业务；传输；数据
【分类号】：TU855
引 言
城市排水系统地埋式泵站的运行特点决定了它只能是无人值守泵站，在投入运行之始，是通过巡检人员每天两次的实地巡视，分析各种运行参数来了解运行状态的。但是，从一段时间的运行情况来看，一些如故障反馈滞后，发现问题被动等弊端就突显出来了，给管理带来了一定的难度。随着排水辖区的不断扩大，地埋泵站也越来越多，为了尽早解决这些问题，为了确保维系市民安全排水的地埋泵站的正常运转，进一步加强对所有地埋式泵站的管理和对其运行数据的实时监控，消除故障反馈滞后，发现问题被动等弊端，提高数据的准确率，降低系统的故障和干扰，确保地埋式泵站正常运行，本设计提出对现有的地埋式泵站进行了基于GPRS技术的自动化改造。
一、 GPRS技术简介
GPRS 是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA 帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统（BSS）从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS 理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在10～70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 连接，可以用于INTERNET 连接、数据传输等应用。同时，使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，计费更合理，实时性强，不用额外铺设通信线路，且系统基本零维护，设备搬迁方便，迅速降低了服务成本。
基于上述优点，GPRS移动数据传输系统有广阔的应用范围，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用，如城市配电网络自动化、自来水、煤气管道自动化、商业POS 机、INTERNET 接入、个人信息、金融、交通、公安等。尤其在环境恶劣、采集点多且通信线路难以铺设的条件下（例如在环境监控、三防遥测系统中），采用GPRS作为数据传输手段具有无可比拟的优势。
二、 数据采集和监控技术简介
1、 SCADA
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监控系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
2、 单片机
单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可用软件控制来实现，并能够实现智能化。现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。
三、本案系统设计
当前，随着技术的不断发展，上述各类设备已经较为成熟，在本方案中，如何将这些设备精简、简易上手也是本案的一个设计理念。因此本案通过多次设计，将单片机、数据采集设备以及GPRS设备整合为一台一体化模块，通过单片机设置和采集数据，包括泵机集水井的液位、泵机运行状况、地埋巡检员的巡检情况等，使用GPRS通讯模块对上位机进行无线连接和传送数据。
1、 系统结构
整个系统的结构如图3-1所示。
图1 数据采集和监控系统结构图
根据单片机的设置，数据采集模块采集相关的数据并且发送到GPRS通讯模块上，然后将数据打成IP包，再通过GRPS空中接口接入到GPRS网络，最终通过各种网关和路由到达系统数据中心。
2、系统设计
整个系统的设计内容包括GPRS终端与用户设备的接口、TCP/IP协议处理、GPRS终端与数据中心的互联、数据中心的网络接入与软件设置。
现场设备结合集数据采集与GPRS无线通讯为一体。可同时采集多路脉冲量、开关量和模拟量，满足了对地埋泵站门状态、泵开关、液位、电流、故障等状态的采集。同时，以移动GPRS为通信平台，具有不受地理限制、稳定、可靠、成本低等优点。设有开关量报警功能，可控的四路继电器形式的干触点输出。还可以与普通手机友好的通信接口，所有的数据参数都可用手机进行查询与设置。
上位机监控数据中心的设计主要包括网络的接入、数据的收发与安全性管理，对终端的维护以及相关的数据库。上位机主要对上传的数据进行显示和管理，一旦状态异常能够及时通知相关人员赶赴现场进行处理，实现了对现场设备信息的实时监控及其对数据的统计、制表，不仅能让管理人员实时掌握设备状况，更提高了对地埋泵站运行数据的有效分析和管理。
总 結
本系统利用GPRS一体化数据采集模块实时监控地埋泵站各类运行状态参数，一旦泵机运行参数异常，上位机监控系统就会根据设定的参数进行声光报警，监控人能在第一时间对故障作出响应，及时通知相关人员赶赴现场进行处理。实现了对地埋泵站安全运行的24小时不间断监控和管理，进一步提高了地埋泵站的泵机运行状态、泵机运行电流、液位等实时参数的远程监视的准确性、安全性和实时性，及时并对泵站的异常情况进行报警，使中控室能在第一时间掌握地埋泵站运行信息，最终实现以最快的速度解决问题，极大地提高了整个排水系统运行的安全性与可靠性。提高了公司的社会形象和经济效益。
参考文献
[1] 雷斌、杨建华、黄超、何斌. VC++6.0网络编程技术.北京：人民邮电出版社，2000
[2] 吕捷.GPRS技术.北京：北京邮电大学出版社，2001
[3] 杜吉荣.GPRS环境下TCP协议的性能分析与改进：[硕士学位论文]，杭州：浙江大学，2002
[4] 伏海文，王军明，郭华.基于GPS&GPRS的运钞车电子保险箱及联动系统的设计.北京：电信技术，2003.3