【正文】 負(fù)責(zé)提供 DNS 服務(wù)并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)域名解析。在用戶激活 PDP 階段， SGSN 負(fù)責(zé) 進(jìn)行用戶 APN(Access Point Name,業(yè)務(wù)接入點(diǎn) )的選擇和控制，并通過(guò)與 DNS 的協(xié)同工作得到 APN 所屬 GGSN 的地址，然后在與相關(guān) GGSN進(jìn)行 Qos 協(xié)商的基礎(chǔ)上建立連接 pan，獲得用戶動(dòng)態(tài)地址，從 而 形成用戶的 PDP 相關(guān)數(shù)據(jù) ； 在用戶就緒狀態(tài) SGSN 控制路由區(qū)的更新 ； 在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中， SGSN 負(fù)責(zé)石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 數(shù)據(jù)包的壓縮、封裝、分段重組，以及相關(guān)邏輯鏈路的建立、釋放和負(fù)荷分擔(dān)下作。 GPRS 網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)及各接口之間的關(guān)系 GPRS 系統(tǒng)是通過(guò) 在現(xiàn)有 GSM 網(wǎng)絡(luò) 基礎(chǔ)上增加新功能實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有 GSM 網(wǎng)絡(luò)作較大改造。支持特定的點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)一些特殊應(yīng)用如遠(yuǎn)程信息處理。 GPRS 的計(jì)費(fèi)一般以數(shù)據(jù)傳輸量為依據(jù)。 (3)GPRS 接入等待時(shí)間短，可快速建立連接。與 GSM 電路交換相比， GPRS 非常重要的優(yōu)點(diǎn)在于引入了分組交換能力，具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、“永遠(yuǎn)在線”和費(fèi)用低等特點(diǎn)。 提出基于GPRS 的遠(yuǎn)程管網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)以遠(yuǎn)程終端控制單元 (RTU： Remote Terminal Unit)作為現(xiàn)場(chǎng) 數(shù)據(jù) 采集的核心，結(jié)合各種工業(yè)級(jí)的傳感器，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集功能 。 總之，通訊方式的選擇是城市自來(lái)水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的首要任務(wù)，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能。 GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱。用短消息功能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法有以下缺點(diǎn) ： ①長(zhǎng)度有限 ； ②間斷性的，即發(fā)完一條，才可發(fā)下一條 ； ③信息費(fèi)用較高。在其上傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠且速度快，這種方法特別適用于已有局域網(wǎng)的場(chǎng)合。這種方法對(duì)儀表的接口要求較高，對(duì)同一總線的儀表要提供一種統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口。 近幾十年來(lái)，電子技術(shù)有了非常迅猛發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的高速飛躍，這幾種技術(shù)相結(jié)合演化出許多新的通信方式，其中 GPRS(General Packet Radio Service)無(wú)線通信網(wǎng)更是優(yōu)秀代表。相應(yīng)地，對(duì)于自來(lái)水管道的實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)也顯得越來(lái)越重要。本文提出一種基于 GPRS的 供水遠(yuǎn)程自動(dòng)化 監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以 GPRS 網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程信號(hào)的傳輸平臺(tái)，并結(jié)合Visual Basic 語(yǔ)言程序與無(wú)線終端 DTU 及數(shù)據(jù)采集模塊 RTU 解決了監(jiān)控中的無(wú)線通信問(wèn)題 ， 具有更好的可靠性和實(shí)時(shí)性。 GPRS (General Packet Radio Service，通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) )作為從 2G 向 3G過(guò)渡的 的技術(shù)，正在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 本課題的來(lái)源、研究目的及意義 隨著工業(yè)技術(shù)水平的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò) 大，城鎮(zhèn)農(nóng)村廠礦油田等地的用水量正在急劇增大，管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的分布也越來(lái)越廣泛。 (4)對(duì)通信的實(shí)時(shí)性要求很高 ： 許多采樣操作需要大量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在有限時(shí)間內(nèi)有效返回。這些方法可以歸納為 ： (1)現(xiàn)場(chǎng)總線方式。 (3)基于局域網(wǎng)互連的傳輸方法。利用 GSM 網(wǎng)絡(luò)的 SMS(短消息 )服務(wù)傳輸數(shù)據(jù)。隨著第二代通信技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)，相信即將推出的 3G石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 業(yè)務(wù)通信網(wǎng)會(huì)給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來(lái)革命性的變化 。從 GPRS 手機(jī)上網(wǎng)，到各種定位導(dǎo)航系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻傳輸系統(tǒng)、城市水資源檢測(cè)、配電自動(dòng)化、物資調(diào)度、自動(dòng)化抄表、工業(yè)監(jiān)控等大型工業(yè)項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。 (3)完成基于 Visual Basic 語(yǔ)言 與無(wú)線終端 DTU 的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。 GPRS 經(jīng)過(guò) GSM Release 96 至 Release99技 術(shù)規(guī)范版本的不斷完善，得到世界各國(guó)的廣泛認(rèn)同，其核心網(wǎng)絡(luò)部分也己經(jīng)作為第三 代移動(dòng)通信 WCDMA 規(guī)范中分組域的重要基礎(chǔ)。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配 是獨(dú)立的。 GPRS 能在 ~10 秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。 GPRS 移動(dòng)設(shè)備 (ME)可通過(guò) SIM訪問(wèn) GPRS 業(yè)務(wù)，不管這個(gè) SIM 是否具備 GPRS 功能。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。在用戶附著階段，通過(guò) Gr 接口與 HLR(Home Location Register，家區(qū)位置寄存器 )建立信令連接，提取用戶信息，參與鑒權(quán)與加密過(guò)程，并存儲(chǔ)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，形成用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。 GGSN 還提供相關(guān)的 GCDR 計(jì)費(fèi)信息的收集和傳送工作。 當(dāng)前有兩種解決方案： 申請(qǐng)一個(gè)靜態(tài) IP。 現(xiàn)在廣大的互聯(lián)網(wǎng) (尤其是寬帶 )用戶不再滿足于作為單一的客戶端的上網(wǎng)方式 ，希望能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器的功能 ， 動(dòng)態(tài) DNS(域名解析 )服務(wù) ， 也就是可以將固定的互聯(lián)網(wǎng)域名和動(dòng)態(tài) (非固定 )IP 地址實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng) (解析 )的服務(wù)?；ㄉ鷼ぼ浖?，給用戶提供了一個(gè)域名，下載該軟件后在服務(wù)器安裝，安裝時(shí)會(huì)提示：輸入花生殼的用戶名和密碼，此為花生殼護(hù)照，用戶 需要首先到花生殼網(wǎng)站申請(qǐng)一個(gè)花生殼護(hù)照 。同樣，利用電子儀器特別象計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置來(lái)代替人的勞動(dòng)，那么計(jì)算機(jī)類似于人的大腦，而僅有大腦而沒(méi)有感知外界信息的“五官”顯然是不足夠的，中央處理系統(tǒng)也還需要它們的“五官” —— 即傳感器。在家用電器領(lǐng)域，象全自動(dòng)洗衣機(jī)、電飯褒和微波爐都離不開傳感器。 傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種裝備不可缺少的信息采集手段，也是采用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要方法，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益、科學(xué)研究與生產(chǎn)技術(shù)的水平有著舉足輕重的作用。 圖 31 DTU 實(shí)物圖 DTU 特 點(diǎn) (1)采用低功耗高性能的嵌入式處理器，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù) (2)支持全透明方式下多中心數(shù)據(jù)傳輸 (3)多種工作模式選擇，使用方便、靈活 (4)軟硬件看門狗設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定 (5)采用 7V32V 電壓，供電電源適應(yīng)性更寬 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 (6)抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求 (7)方便的系統(tǒng)配置和維護(hù)接口 (8)支持串口軟件升級(jí)和遠(yuǎn)程維護(hù) 系統(tǒng)組成 DTU 系統(tǒng)有下列組成部分： (1)32 位 ARM9 處理器 (2)64MB SDRAM amp。使用配置軟件進(jìn)行配置的步驟如下： ① 用串口線將 DTU 和電腦連接好。如果使用別的參數(shù)是無(wú)法進(jìn)入配置狀態(tài)的。 AT 命令修改參數(shù)： 命令： AT+SVRCNT=n + [回車鍵 ] n 的范圍為 1~8 成功返回： OK 失敗返回： ERROR 主 /備份中心設(shè)置 (圖 35 中 3 位置 ) 當(dāng)服務(wù)器中心數(shù)目設(shè)置為 1 時(shí)，主 /備份中心參數(shù)起作用。 AT 命令修改參數(shù)： 命令：主 DNS 域名服務(wù)器地址： AT+DNS=IP 地址 /域名 + [回車鍵 ] 備份 DNS 域名服務(wù)器地址： AT+DNS2=IP 地址 /域名 + [回車鍵 ] 成功返回： OK 失敗返回： ERROR ⑤ 串口參數(shù)設(shè)置 圖 37 串口參數(shù)設(shè)置 DTU 工作時(shí)跟用戶終端連接時(shí)使用的串口參數(shù)。 數(shù)據(jù)采集模塊的 RTU KLN41118 模量采集模塊簡(jiǎn)介 KLN4111x、 KLN4112x 系列產(chǎn)品是集采集、通訊為一體的模擬量采集模塊 [8]，可采集 020mA、 010mA、 010V、 05V 的直流信號(hào)，通訊可選 RS232 或 RS485 接口。本產(chǎn)品需要設(shè)置的參數(shù)有設(shè)備地址、通訊波特率、通訊幀格式等等，其中出廠默認(rèn)的設(shè)備地址為 0x0通訊波特率為 9600bps、通訊幀格式為 8 個(gè)數(shù)據(jù)位、偶校驗(yàn)、 1 個(gè)停止位。工作人員通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)掌握中水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)系統(tǒng)還提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析功能，可以查看每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，也可以比較同一條管線上的監(jiān)控點(diǎn)在同一時(shí)間的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。 (4)具有數(shù)據(jù)顯示功能 能顯示測(cè)量的各種數(shù)據(jù)、各種系統(tǒng)圖形等。用戶可以將多個(gè) Socket連入同一個(gè)端口，單個(gè)端口可以有多個(gè)連接 [10]。 (2)數(shù)據(jù)包 在 TCP 工作模式下， DTU 啟用轉(zhuǎn)義的功能的話， DTU 會(huì)對(duì)數(shù)據(jù) 0xfe、 0xfd 進(jìn)行轉(zhuǎn)義，以便與默認(rèn)的心跳包區(qū)分開。 DTU 收到 0xfd 0xee 后會(huì)將其反轉(zhuǎn)義成 0xfe，發(fā)送到下位機(jī)。若使用我們提供的動(dòng)態(tài)庫(kù)，已經(jīng)把心跳包過(guò)濾掉。\039。 //存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù) u16t m_data_len。 如果失敗了，可以調(diào)用 DSGetLastError()函數(shù)查看錯(cuò)誤原因。在大多數(shù)語(yǔ)言都提供轉(zhuǎn)換函數(shù)。 //Modem模塊最后一次收發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)間 } ModemInfoStruct。 typedef ULONG u64t。 DTU 收到 0xfd 0xed 后會(huì)將其反轉(zhuǎn)義成 0xfd，發(fā)送到下位機(jī)。 ② DTU 接收到串口數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)中包含 0xfd，則會(huì)轉(zhuǎn)化為 0xfd 0xed，發(fā)送到中心服務(wù)器上，中心服務(wù)器收到的是 0xfd oxed。Socket 利用網(wǎng)間通信設(shè)施實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信，但它對(duì)通信設(shè)施的細(xì)節(jié)毫不關(guān)心，只要通信設(shè)施能提供足夠的通信能力就可以進(jìn)行通信 [11]。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 45 實(shí)時(shí)顯示界面 啟動(dòng)通信界面實(shí)現(xiàn)及通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 啟動(dòng) 通信 服務(wù)的模塊分布及 socket 原理 (1)模塊分布及流程 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 啟 動(dòng) 服 務(wù)服務(wù)器設(shè)置列表維護(hù)時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)器日志已發(fā)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程設(shè)置退出服務(wù)設(shè)備狀態(tài)已收的數(shù)據(jù)偵聽端口數(shù)據(jù)顯示方式工作模式選擇要發(fā)送的內(nèi)容輸入對(duì)方ID號(hào)Hex發(fā)送定時(shí)發(fā)送直接AT配置DTU參數(shù)配置清空配置窗口發(fā)送配置命令登錄時(shí)間用戶ID號(hào)動(dòng)態(tài)IP用戶電話號(hào)碼重啟DTU 圖 46 啟動(dòng)服務(wù)的系統(tǒng)框架 (2)通過(guò) socket 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信 本系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端與服務(wù)器之間，服務(wù)器與監(jiān)控中心之間采用 Socket 通信。 (2)遠(yuǎn)程 配置 通過(guò)后臺(tái)遠(yuǎn)程登錄 DTU，進(jìn)入配置界面，對(duì) DTU 進(jìn)行配置。15KV (氣隙放電 ) 通訊命令 這里使用固定指令，讀第 1 路和第 2 路模擬量采集值，假設(shè)設(shè)備地址 為 0x01； 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 表 32 通訊命令 請(qǐng)求 響應(yīng) 字段名 十六進(jìn)制 字段名 十六進(jìn)制 設(shè)備地址 01 設(shè)備地址 01 功能 04 功能 04 起始地址 Hi 00 字節(jié)計(jì)數(shù) 04 起始地址 Lo 00 寄存器值 Hi(0) 00 輸出數(shù)量 Hi 00 寄存器值 Lo(0) 25 輸出數(shù)量 Lo 02 寄存器值 Hi(1) 10 CRC 校驗(yàn) Hi 71 寄存器值 Lo(1) 33 CRC 校驗(yàn) Lo CB CRC 校驗(yàn) Hi A7 CRC 校驗(yàn) Lo 9A 其中，第 1 路模擬量采集值為 0x0025， 即 37(十進(jìn)制 )； 第 2 路模擬量采集值為0x1033， 即 4147(十進(jìn)制 )。 在模塊的中部有一個(gè)電源指示燈，當(dāng)指示燈是紅色時(shí)表明模塊工作正常。 壓力傳感器 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 (1)用途： 適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制壓力的測(cè)量 (2)特點(diǎn)： 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好 激光調(diào)阻溫度補(bǔ)償，使用溫域?qū)? 防浪涌電壓和極性反相保護(hù) 抗干擾設(shè)計(jì) 靈敏度高，溫漂小 (3)主要技術(shù)參數(shù) ： 輸出形式： 4～ 20mADC 供電電源：＋ 24VDC 準(zhǔn)確度： 177。 DTU 首先去連接主中心，如果連接不上主中心時(shí)，會(huì)再去嘗試連接副中心。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 34 DTU 快速配置界面 ③ 服務(wù)器中心參數(shù)設(shè)置 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 35 中心服務(wù)器參數(shù) DTU 連接的服務(wù)器中心的 IP 地址或域名。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 33 串口工具界面 軟件打開時(shí)默認(rèn)是打開串口并且波特率為 115200bps、校驗(yàn)位為 NONE。 圖 32 DTU 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 技術(shù)參數(shù) DTU 技術(shù)指標(biāo) (1)音頻 /短消息 (2)支持通話或緊急呼叫 GPRS/CDMA/EVDO/WCDMA/TDSCDMA 模塊 ARM9嵌入式模塊 天線及其接口模塊 UIM 接口模塊 指示燈模塊 SRAMamp。石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 3 章 供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成及其配置 廈門才茂 GPRS