【正文】 TCP 提供流量控制功能和防止 GTPPDU 丟失或破壞的功能。其用于用戶信息傳輸以及與此相關(guān)的信息傳輸中的過程控制 (例如 :流量控制、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)和錯(cuò)誤恢復(fù)等 )。 （ 1） 點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù) (PTP):點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)在兩個(gè)用戶之間提供一個(gè)或多個(gè)分組的傳輸。對干一個(gè)支持 GPRS 的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)伊 LMN)，當(dāng)它運(yùn)行 GPRS 業(yè)務(wù)時(shí)可能涉及到任何其他網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)就產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)互通的需求。 GGSN 通過基于 IP協(xié)議的 GPRS 骨干網(wǎng)連接到 SGSN，是連接 GSM網(wǎng)絡(luò)和外部分組交換網(wǎng) (如因特網(wǎng)和局域網(wǎng) )的網(wǎng)關(guān)。SGSN 對分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處 理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)或 網(wǎng)絡(luò)。用戶數(shù)據(jù)能夠壓縮，并有重傳協(xié)議保護(hù)，因此數(shù)據(jù)傳輸高效且可靠。 Ms在重新選擇另一個(gè)蜂窩或蜂窩組 (即一個(gè)路由區(qū) )時(shí)會(huì)通知網(wǎng)絡(luò)。 （ 7） 在 GSMPLMN 中， GPRS 引入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) :一個(gè)是 GPRS 服務(wù)支持節(jié)點(diǎn) (SGSN)，它和 MSC 在同一等級水平，并跟蹤單個(gè) MS 的存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)安全功能和接入控制。 （ 4） GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接 ［ 22］ 。 GPRS 采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用。 GPRS 允許業(yè)務(wù)用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。由于目前 GSM 移動(dòng)電話用戶占到 了全球 億移動(dòng)電話用戶的四成以上，因此 GPRS 在未來的移動(dòng)數(shù)據(jù)市場中占有一定的天然優(yōu)勢。 圖 313 MAX1487E 引腳圖 各管腳功能為： RO 為接收器輸出 (AB≥ ， RO= “ 1 ” ， AB≤ ，RO= “ 0 ” ) ； /RE 為接收器使能， 低電平有效； DE 為驅(qū)動(dòng)器使能， 高電平有效； DI 為驅(qū)動(dòng)器輸入； GND 為地； A、 B 為 RS485 輸入、輸出通信總線， A 為接收器同相輸入或驅(qū)動(dòng)器同相輸出， B 為接收器反相輸入或驅(qū)動(dòng)器反相輸出； UCC 為電源 (≤ UCC≤ ) 。選擇鍵是實(shí)現(xiàn)功能選擇，包括二相電流、電壓和時(shí)間、井號(hào)設(shè)置的選擇 。其電路原理圖如圖310 所示 。啟動(dòng)時(shí)鐘前須將 SFR 中 01H 地址的 OSCEN 位（ D7）置位，振蕩器起振；同時(shí)將 00H 地址的 R 位（ D0）置位，可將時(shí)鐘數(shù)據(jù)寫入寄存器用于讀出。 LPC2378 具有獨(dú)立的模擬電源引腳 VDDA、 VSSA，為了降低噪聲和出錯(cuò)幾率，模擬電源與數(shù)字電源應(yīng)該隔離。由于運(yùn)算放大器 UIA的輸入阻抗極高，因此作用在其同相輸入端上的交流電壓 U=IR 正比于被測電流。其原理框圖如圖 33 所示： 圖 33 CPU 原理圖 前向通道 前向通道主要功能是完成載荷、位移、電壓、電流等工作參數(shù)的采集。采樣模式可選用手動(dòng)和自動(dòng)兩種，通道停止采樣并開始轉(zhuǎn)換的方式也有多種，如手動(dòng)清除 SAMP 開始采樣、內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)觸發(fā)采樣、定時(shí)器 TIMER3 溢出觸發(fā)采樣、中斷引 腳 INTO 觸發(fā)等。該開發(fā)系統(tǒng)包括 MPLAB 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)、 MPLAB C30 C 編譯器、 MPIAB SIM 30軟件仿真器、 MPIABICD 2 在線調(diào)試 器及 MPLAB ICE 4000 在線仿真器。 2 KB 雙端口 DMA 緩沖區(qū) (DMA RAM)，用于存儲(chǔ)通過 DMA 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。圖 32 為其引腳圖。在此結(jié)構(gòu)上 ,現(xiàn)場層、監(jiān)控層和管理層形成一個(gè)大閉環(huán)控制回路 ,對抽油機(jī)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控。另外定時(shí)將采油隊(duì)數(shù)據(jù)上傳至管理層數(shù)據(jù)庫。 C。該型號(hào) RTU 具有 8 路模擬量輸入 , 16 路數(shù)字量輸入 ,2 路編碼器輸 入 , 8 路數(shù)字量輸出 , 1 路繼電器輸出 , 4 路 PMW 輸出 , 1 個(gè) RS485 總線和 3 個(gè) 3線 RS232總線。采用總線結(jié)構(gòu)和模 塊化技術(shù) ,提高了抗沖擊和抗振動(dòng)能力。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是使大量數(shù)據(jù)在監(jiān)控層進(jìn)行中轉(zhuǎn) ,避免管理層直接面對眾多油 10 井現(xiàn)場 ,防止數(shù)據(jù)阻塞。但每個(gè)抽油機(jī)及油井傳輸數(shù)據(jù)多 ,同時(shí)油田又有許多油井 ,因此整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量巨大。它采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用。 遠(yuǎn)程通訊單元 在方案選擇時(shí)，我們選擇采用 GPRS 通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，GPRS 通信系統(tǒng)的組成示意圖見圖 21。 抽油機(jī)控制單元 此單元可以顯示正常的、有故障的、以及在某些情況下有故障前兆的深井泵設(shè)備狀況。安裝遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)后，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)停電、停機(jī)、缺相、油管堵塞、液面過低等情況，從而減少設(shè)備損壞，縮短停機(jī)時(shí)間，提高石油產(chǎn)量。盡管不少單位從制度上和采油設(shè)備上做過許多努力，但仍不能從根本上解決問題。 利用 GPRS 通信技術(shù)對抽油機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控 ［ 7］ ，對于及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握石油生產(chǎn)情況，進(jìn)行科學(xué)決策有著十分重要的意義。它運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低，漏碼誤碼極少，克服、解決了其它通信方式存在的 各種問題。由于抽油機(jī)測 4 控需要測量參數(shù)種類較多，有毫伏級電壓信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)、開關(guān)量輸入信號(hào)、開關(guān)量輸出信號(hào)、數(shù)字 /頻率信號(hào)等，需擴(kuò)展許多模塊。但由于在采油基地要實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)必須利用衛(wèi)星通道或者構(gòu)架較大功率微波站，其成本投資非常大，暫不實(shí)現(xiàn)。 圖 11 游梁式程控變矩平衡抽油機(jī) 游梁式程控變矩平衡抽油機(jī)的液力齒輪無皮帶傳動(dòng)、行星齒輪的減速器比原抽油機(jī)減速器重量減少 50%，機(jī)軸承沒有徑向載荷，機(jī)械效率大幅度提高，可大大延長抽油機(jī)和電機(jī)的使用壽命。抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)油田自動(dòng)化，全天候管理的要求和需要而設(shè)計(jì)開發(fā)的高科技產(chǎn)品。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已 廣泛應(yīng)用于郵電、電力、通訊、銀行等系統(tǒng)及設(shè)施 ［ 2］ 。另外采油站多位于偏僻的野外 ,夜間因人為破壞致使抽油機(jī)故障停運(yùn)的情況時(shí)有發(fā)生。 GPRS 是一項(xiàng)新興的數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)，它利用現(xiàn)有的 GSM 基站系統(tǒng)，通過和 Inter 的連接就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸 ,運(yùn)行穩(wěn)定可靠，漏碼誤碼極少，而且不需組建自己的網(wǎng)絡(luò)，大大節(jié)省了組網(wǎng)成本。實(shí)踐證明 GPRS 技術(shù)非常 適用于要求實(shí)時(shí)性的、大數(shù)據(jù)量傳送的應(yīng)用場合。目前國內(nèi)對油田抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測主 要采取人工定期巡檢的方式。在許多惡劣、人們不易到達(dá)或 不能時(shí)刻停留的地方偶爾采集一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，這時(shí)如果進(jìn)行大量的布線工作則是不經(jīng)濟(jì)、不合理的。其用基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)微處理器技術(shù)相結(jié)合的方法，解決抽油機(jī)的各種工作參數(shù)的遠(yuǎn)程傳輸問題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)測的功能。 游梁式程控變矩平衡抽油機(jī)操作簡單， 采油工人只需按動(dòng)電鈕就可以精3 確調(diào)整抽油機(jī)平衡或通過傳感器微電腦控制自動(dòng)調(diào)整平衡。 隨著小功率微波通訊技術(shù)的發(fā)展，使得小范圍內(nèi)的抽油井遠(yuǎn)程監(jiān)測成為可能，而且在國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)利用小功率微波通訊設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)。我們采用專用 RTU 方案。在保證數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)、準(zhǔn)確的前提下，將系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也降到了極低 。 (1)降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于減員增效。安裝抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后，領(lǐng)導(dǎo)在辦公室或各監(jiān)控中心，都可以直觀地看到所有抽油機(jī)的工作情況。抽油機(jī)運(yùn)行過程中，井上井下的機(jī)電設(shè)備難免出現(xiàn)一些不正常情況，如缺相、井下出沙等。該裝置安裝在深井泵的裝置控制盤上，用于報(bào)警和在緊急情況下切斷抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)電源。 圖 21 GPRS 通信系統(tǒng)組成示意圖 GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)（ General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有 GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為 GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 GPRS 具有如下的優(yōu)點(diǎn)： ? 永遠(yuǎn)在線：使用 GPRS 進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收時(shí)，無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接，用戶可以一直在線。目前雖然研制出各種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng) ,但還沒有充分考慮到這個(gè)問題 ,再加上移動(dòng)公司的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)有時(shí)處于繁忙狀態(tài) ,會(huì)造成整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)阻塞甚至死機(jī) ［ 13］ 。通過這種體系結(jié)構(gòu) ,為油田建立快速及高效的遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和節(jié)能降耗奠定基礎(chǔ) 。 GPRSRouter 選型 : GPRSRouter 和普通 Router 原理相似 ,可以方便地在 GPRS 網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)局域網(wǎng)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。因此該 RTU完全可以滿足抽油機(jī)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的需要。需要注意的是為了提高示功圖的精度 , 12 位移傳感器采用傾角傳感器 ,傾角傳感器安裝底座焊接在游梁上 ,把傾角傳感器用螺絲固定在安裝底座上 ,保證傾角傳感器可以隨游梁傾角變化即可。各采油隊(duì)定時(shí)自動(dòng)請求示功圖故障診斷 ,采油廠管理層局域網(wǎng)上的故障診斷服務(wù)器進(jìn)行群診 ,診斷結(jié)果送回客戶端 ,同時(shí)向采油廠數(shù)據(jù)庫添加診斷記錄 ［ 15］ 。大閉環(huán)控制回路用時(shí)一般在 3～ 4s 以上 ,如果 GPRS 網(wǎng)絡(luò)比較擁擠 ,用時(shí)則更長。 中 央 處 理 單 元 DSPICC33FJ256GP710 前 向 通 道 后 向 通 道 電 源 模 塊 時(shí) 鐘 芯 片 存 儲(chǔ) 模 塊 顯 示 模 塊 按 鍵 模 塊 GPRS 模 塊 15 圖 32 DSPICC33FJ256GP710 引腳圖 DSPIC33F 系列是高性能 16位數(shù)字信號(hào)控制器，具有擴(kuò)展的數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)功能和高性能 16 位微控制器 (MCU)的架構(gòu)?？赏ㄟ^軟件對 DMA 中斷源進(jìn)行設(shè)定，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 DSPIC33F系列數(shù)字信號(hào)控制器還配備一系列的應(yīng)用庫。其中定時(shí)器 TIMER3 溢出觸發(fā)采樣適合保護(hù)裝置的定點(diǎn)采樣。由傳感器和信號(hào)調(diào)理電路組成。為保證測量轉(zhuǎn)換精度，設(shè)計(jì)中選用 高精度和高穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)換電阻、運(yùn)算放大器和二極管組成的全波整流電路、較大的低通濾波。 圖 36 電源電路 20 時(shí)鐘電路 為了保證系統(tǒng)時(shí)間的精準(zhǔn)，以防止系統(tǒng)掉電后時(shí)間出錯(cuò)，系統(tǒng)中采用了RAMTRON 公司的 FM31256 獨(dú)立時(shí)鐘電路 ［ 17］ ，如圖 37 所示。若此時(shí)正處于時(shí)鐘刷新階段，則由于刷新操作優(yōu)先于寫入寄存器的操作，因而保證了時(shí)鐘的準(zhǔn)確性。 圖 310 存儲(chǔ)電路 液晶顯示電路 液晶顯示器件 (LCD)由于具有顯示信息多、體積小、重量輕、功耗低、壽命長、價(jià)格低、接口控制方便等優(yōu)點(diǎn)。選擇鍵 是根據(jù)選擇功能實(shí)現(xiàn)更改設(shè)置的按鍵 。 MAX1487E 的 DI 與單片機(jī)的 TXD 相連， RO 與單片機(jī)的 RXD 相連， /RE 及 DE 連在一起由單片機(jī)的某一管腳控制。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求和因特網(wǎng)應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)大，在全球范圍內(nèi)，用戶對移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求正呈增長態(tài)勢。 GPRS 能夠確保分組模式數(shù)據(jù)應(yīng)用的成本效益和網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用。 GPRS 技術(shù) 160kbPs 的快 速傳送幾乎能讓無線上網(wǎng)達(dá)到公網(wǎng) ISDN 的效果，實(shí)現(xiàn)“隨身攜帶”互聯(lián)網(wǎng)。 （ 5） GPRS 支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的應(yīng)用，可以和 IP 網(wǎng)、 網(wǎng)互聯(lián)互通。節(jié)點(diǎn) SGSN 通過幀數(shù) 連接到基站系統(tǒng)。 （ 10） 為了訪問 GPRS 業(yè)務(wù)， MS 會(huì)首先執(zhí)行 GPRS 接入過程，以將它的存在告知網(wǎng)絡(luò)。 （ 13） GPRS 可以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類型及服務(wù)質(zhì)量等級 (QOS)的計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)方式更加合理，用戶使用更加方便。 GPRS 的邏輯體系結(jié)構(gòu) 從邏輯上來說， GPRS 通過在 GSM 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中增添 SGSN 和 GGSN 兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。 GGSN 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，也有將 GGSN 稱為 GPRS 路由器。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)通過 GI參考點(diǎn)和 GP 接口實(shí)現(xiàn)同其他網(wǎng)絡(luò)的互通。由業(yè)務(wù)請求者啟動(dòng)，被接收者接收。傳輸平臺(tái)通過底層無線接口和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) (NSS)平臺(tái)連接，這種獨(dú)立性是通過保留 GB接口來實(shí)現(xiàn)的。 UDP 提供防護(hù) GTPPDU 受到破壞的功能 。如果不要求一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)鏈路 (如 IP)，就使用 UDP 協(xié)議來承載 GTPPDU。 GPRS 傳輸協(xié)議棧結(jié)構(gòu) GPRS 的傳輸平臺(tái)由一個(gè)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)組成，如圖 43 所示。提供點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)兩種承載業(yè)務(wù)。這里的 MS 由 TE和 MT 兩部分組成，它們通過 R參考點(diǎn)組成一個(gè)整體，另外，MS 也可單獨(dú)由一個(gè)移動(dòng)終端 (MT)組成。 SGSN 的主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和 GGSN 之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。SGSN 與 GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn) (GGSN)進(jìn)行通信 。這種透明的傳輸方法縮減了 GPRSPLMN 對外部數(shù)據(jù)協(xié)議解釋的需求，而且易于在將來引入新的互通協(xié)議。 （ 9） 蜂窩選擇可由一個(gè) MS 自動(dòng)進(jìn)行，或者基站系統(tǒng)指示 MS 選擇某一特定的蜂窩。 GPRS 的計(jì)費(fèi)一般以數(shù)據(jù)傳輸量為依據(jù)。 GPRS 采用了與 CS不同的信道編碼方案，定義了 CS CSCS3 和 CS4 四 種編碼 方案。通俗地講， GPRS 是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的科技，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)