【正文】 表 33 GPRS 相關的 AT 命令 Tab 33 Correlative AT mand of GPRS AT指令 指令功能 使用舉例 （指令意義） AT+IRP 設置模塊串口通信速率 AT+IRP=0(模塊自適應串口通信速率 ) AT+COPS 設置是否自動登陸網(wǎng)絡 AT+COPS=1（ 選擇 自動登陸網(wǎng)絡） AT+CREG 當前網(wǎng)絡注冊情況 AT+CREG=1（查詢是否登陸上網(wǎng)絡） AT%CGPCO PCO字符串激活指令 AT%CGPCO=1,PAP,1 （激活 PCO字符串） AT+CGDCONT 定義 PDP文本指令 AT+CGDCONT=1,IP,CMNET （ 定 義 PDP文本） AT$DESTINFO 設置將連接的 IP地址 AT$DESTINFO=,2,5001,0 （將連接的 IP地址： ，端口 5001） ATD*97 對設置的的 IP地址 撥號，進入數(shù) 據(jù)傳輸模式 ATD*97（連接 已用 AT$DESTINFO指令設置的 IP地址和端口號） +++ 從數(shù)據(jù)傳輸模式返回指令模式命令 +++（返回指令傳輸模式，模塊又能接收 AT指令；在數(shù)據(jù)傳輸模式下，指令將被當成數(shù)據(jù)） 表 33 只列出了系統(tǒng)設計時使用到的 AT 指令，關于 GPRS 相關的 AT 指令的詳細材料請參見本 論 文的 參考文獻 48。此類模塊的代表為 Siemens 公司的 MC3 SonyEricsson 公司的 GR4 Motorola 公司的 G1 Wave 公司的Q2403 系列等。 2）數(shù)據(jù)中心申請固定的公網(wǎng) IP 該方案和 ADSL 撥號方式類似，只是使用該方案時，用戶需要向網(wǎng)絡服務提供商（比如電信、網(wǎng)通）申請一個固定的公網(wǎng) IP 地址。鑒于 GPRS 已在工業(yè)上應用比較成熟及其本身通信方式 的優(yōu)點，我們選用 GPRS 作為本系統(tǒng) 中 數(shù)據(jù)傳輸 的 網(wǎng)絡。 ? 傳輸數(shù)據(jù)速率高 。一類稱為有線通信，它是利用導線來完成信息傳遞 的；另一類稱為無線通 信 ， 它是利用電波在空氣中的傳播實現(xiàn)信息傳遞的。 計算機 監(jiān)控中心的結構 計算機 監(jiān) 控 中心系統(tǒng)由 接入 Inter 網(wǎng)絡的通用計算機 、打印機等組成。由于 GPRS 網(wǎng)絡在全球范圍內己經(jīng)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游， 本 系統(tǒng)通訊方式構架于 GPRS 網(wǎng)絡平臺，無需進行重新投資建設通訊網(wǎng)絡，降低了系統(tǒng)投資。以表格的形式，記錄、顯示各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)信息，可代替人工抄表填寫工作運行報表。遠程監(jiān)測終端 對模擬量可分別設置報警上、下限，有效上、下限，當數(shù)據(jù)越限值時可生成報警記錄。 （ 4） 油罐有 油位 上限報 警功能及現(xiàn)場 油位 顯示功能。文中先介紹了軟件編程的思想，在此基礎上對 遠程 監(jiān)測終端的底層驅動程序和應用層程序進行了 介紹 。利用 GPRS 網(wǎng)絡，建立無線通信通道，把所采集的數(shù)據(jù)上傳到 計算機 監(jiān)控中心。隨著國內大部分油田開發(fā)都進入到后期 ， 產(chǎn)能遞減 ， 產(chǎn)液量增加 ，油井 、 計量站規(guī)模加大 ， 原三級計量管理模式在某種程度上不能滿足 當前 油田開發(fā)生產(chǎn) 的 需要。 論文最后對計算機監(jiān)控中心的軟件開發(fā)作了簡要說明。 監(jiān)測終端 完成儲油罐中原油 油位 、 儲油 罐 閥門狀態(tài) 、 以及 當防盜報警設備被觸發(fā)時井場周邊圖片數(shù)據(jù) 的采集 ， 實現(xiàn) 數(shù)據(jù) 通過 GPRS 網(wǎng)絡的 發(fā)送和接收 ； 計算機監(jiān)控中心通過固定的 IP 地址登陸 Inter 網(wǎng)絡 ，完成數(shù)據(jù) 接收 、保存和分析， 實時 顯示 各 儲油罐 油位 高度、當前閥門狀態(tài)，并提供報表打印等功能。 以上存在的問題對油田的管理帶來 很大 影響，并嚴重影響了經(jīng)濟效益。 縱覽國內外關于油田原油計量和防盜的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為油田原油計量 與 防盜 遠程監(jiān)控方面的研究奠定了扎實的基礎。 第 3 章 總體方案設計。集 中后的原油計量與保管非常標準正規(guī) ， 本 系統(tǒng) 主要 針對的是 分散過 程的 原油 計量 與 丟盜油 問題 ， 主要包括以下兩個方面的內容： （ 1） 研發(fā)原油實時動態(tài)計量系統(tǒng)。 （ 4） 下達各種測控指令 。 計算機 監(jiān)控中心軟件功能分析 根據(jù)項目需求 ， 計算機 監(jiān)測 中心軟件 應具備通信 、數(shù)據(jù)庫管理及數(shù)據(jù)處理、各種顯示、報表打印和參數(shù)設置等功能， 計算機監(jiān)控中心 軟件的功能分述如下： （ 1）通信功能。 （ 2） 外部 開關量 電平輸入 ： 高電平 16V~24V，低電平 0V~8V。由于采油現(xiàn)場儲油罐數(shù)量眾多，各個井場分布也很分散，整個系統(tǒng)中應用 GPRS無線通信 網(wǎng)絡 ，將計算機監(jiān)控中心和各個 遠程 監(jiān)控終端聯(lián)系起來。殼體采用質地堅固且聲學特性好的合成材料，其外形精巧美觀，防水、防塵，可適應大多數(shù)工況現(xiàn)場。 3） 基于 GSM 短消息的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)具有自動恢復功 能 ，在 GPRS 網(wǎng)絡狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而無需人工干預 。網(wǎng)關支持節(jié)點 GGSN 支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，并經(jīng)由基于 IP的 GPRS 骨干網(wǎng)和 GPRS 服務支持節(jié)點 SGSN 連通。 GPRS 模塊選型 GPRS 技術把 Inter 的通訊方式引入到了無線通信領域，實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡與有線網(wǎng)絡的互連。 表 32 M23A 模塊引腳功能 Tab32 M23A module pins’ function 接口名稱 引腳數(shù)量 功能說明 UART/RS232 6 RS232 傳輸接口 UART2 2 內部 軟件調試 BU 1 蜂鳴器 驅動引腳 GPIO 6 常規(guī)用途 I/O Power On 1 啟動引腳 LED Driver 1 二極 管驅動 引腳 SIM 4 SIM 卡接口 VBATRF 3 電 源 輸入 VBATBB 1 電池輸入 Audio 7 音頻信號接 口 Keypad Interrupt 1 鍵盤中斷 BGND 10 地 ANT 1 天線 M23A GSM/GPRS 模塊支持外部 SIM 卡，可以直接和 的 SIM 連接，模塊能自動檢測和適應 SIM 卡類型。殼體采用質地堅固且聲學特性好的合成材。在接口座上各引腳的編號及位置如圖 37 所示。該方案比專線方式更經(jīng)濟，而速度和數(shù)據(jù)安全性比數(shù)據(jù)中心通過ADSL 撥號上網(wǎng)的方案更有優(yōu)勢。 GPRS 是在原 有的基于 電 路交換數(shù)據(jù)業(yè) 務 CSD（ Circuitswitched data services） 方式的 GSM（ Global System of Mobile munication） 網(wǎng)絡上引入了 兩個新的網(wǎng)絡節(jié)點 [ 24]： GPRS 服務支持節(jié)點 SGSN（ Serving GPRS Suport Node） 和網(wǎng)關支持節(jié)點 GGSN（ Gateway GPRS Suport Node）。 ? 可靠性強 。無線數(shù)傳電臺的優(yōu)點是傳輸頻帶較寬，通信容量較大 ， 除了交每年的占頻費外，平時運行無需格外費用。 液 位 測 量 方 法接 觸 測 量 法非 接 觸 測 量 法靜壓式電容式電感式稱重式浮沉式光電式超聲波r射線激光線紅外線 圖 34 液位測量方法 Fig34 Level measuring method 隨著監(jiān)測技術的發(fā)展，非接觸測量法 中的 浮沉式的測量方法 因 機械部分 不便于維修和更換，現(xiàn)在很少會使用它，熱感式、電感式和稱重式測量方法，因精度和應用范圍的限制，不具備通用性，多用于小型 油罐 上。 整個系統(tǒng)分為 遠程 監(jiān)測終端和計算機監(jiān)控中心兩個部分。 測量參數(shù)及要求 本系統(tǒng) 監(jiān)測 的 物理量 共三種 ，分別是 模擬 量 信號 、開關量 信號 和視頻信號。 （ 5） 具備 一定 的 功能 擴展 能力 。 （ 2） 應能自動生成油罐存油的日、月 、年 報表。 系統(tǒng) 要解決的問題 整個 系統(tǒng) 主要解決 分布式油田的原油 計量 和丟 盜油問題 。 第 2 章 需求分析。李華工程師在長慶油田采用瞬態(tài)負壓波法，實現(xiàn)長輸管道的泄漏定位，并實時反饋 給 控制中心 [12]。由于各個井場 儲油罐相距較遠 ，目前采用的儲油方法是各井場獨立存油，一段時間后再 通過拉油車將原油運輸?shù)絻τ椭行?。整個系統(tǒng) 旨在提高分布式油田的信息化管理水平。s latest CortexM3 processor STM32F103C6T6, which is in charge of the whole control of monitoring terminals. GPRS module is posed of BenQ39。長慶氣田采用差壓式孔板流量計，實現(xiàn)了計算機連續(xù)測量，保證了計量的準確性 [8]。 （ 4）建立可靠的防盜報警系統(tǒng) 原油的防盜報警是 整個系統(tǒng)的重要 功能， 從多個方面保證報警系統(tǒng)的可靠性，一是研究放油閥門異常開啟的報警，即 開關報警量；二是研究 油位 在非正常時間，異常變化的報警，即模擬 報警量；三是 當有異常報警發(fā)生時，采集現(xiàn)場圖片數(shù)據(jù)，為日后辦案提供證據(jù)。文中 簡要 介紹了 系統(tǒng)中使用的 數(shù)據(jù)庫 和 監(jiān)控中心部分功能模塊 。 （ 6） 現(xiàn)場調試、參數(shù)設置功能。遠程監(jiān)測終端把各監(jiān)測數(shù)據(jù)通過 GPRS 無線網(wǎng)絡發(fā)送至計算機監(jiān)控中心，其通訊方式采用 突發(fā)事件主動上報和定時上報兩種。提供多種打印 方式 ，可根據(jù)需要將報表打印出來。 為方便以后系統(tǒng) 功能 的擴展，系統(tǒng) 設計上 留有擴展余地，使整個系統(tǒng)具有發(fā)展?jié)摿?，能順利過渡到下一 代。 計算機 監(jiān)控中心的結構如圖 33 所示。各 數(shù)據(jù)傳輸方式的 比較 見表 31[ 16]?，F(xiàn)在根據(jù)中國移動公司的情況，網(wǎng)絡的傳輸速度可以穩(wěn)定在 20~40Kbps。 GPRS 將移動通信技術和 IP 技術有機結合，組成了移動 IP 網(wǎng)絡，與高速發(fā)展的固定 IP 網(wǎng)實現(xiàn)無縫連接，為用戶提供數(shù)據(jù)、語音、圖像等多媒體業(yè)務 [ 22]。 3）數(shù)據(jù)中心使用專線方式連接至移動網(wǎng)關 中國移動 針對行業(yè) 應用還 推出 了 無線 數(shù)字 數(shù)據(jù) 網(wǎng) DDN （ Digital Data Network） 業(yè)務，該業(yè)務使用數(shù)據(jù)專線連接用戶的數(shù)據(jù)中心和 GPRS 網(wǎng)絡的 網(wǎng)關支持節(jié)點 GGSN。代表如 Siemens 公司的 TC4 Motorola G SIMCOM 公司的 SIM100、 BenQ 公司的 M23A 等。 （ 1）超聲波液位變送器 超聲波具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性 好 ， 能夠成為射線而定向傳播等特點，以超聲波作為監(jiān)測手段， 并將輸出信號轉換成工業(yè)上常用的標準信號的液位變送器就是超聲波液位變送器。 AT 命令通常是由字符 AT 或 at（ 大小寫應一致 ） 作為前綴， MODEM 從這兩個字符中檢測出計算機使用的波特率、字長、奇偶校驗等信息。應用此類模塊時，終 端軟件基本要求 是 要能處理 PPP 撥號和網(wǎng)絡協(xié)議 。 G P R S 數(shù) 據(jù) 采 集 終 端G P R S 無 線 基 站I n t e r n e t 網(wǎng) 絡A D S L M o d e m數(shù) 據(jù) 中 心 通 過 A D S L 撥 號 上 網(wǎng)數(shù) 據(jù) 中 心 申 請 固 定 的 公 網(wǎng) I P內 部 設 備G P R S 網(wǎng) 絡專 線 方 式 連 接 至 移 動 網(wǎng) 關V P N 隧 道 連 接G P R S 通 信 貓點 對 點 連 接 圖 36 GPRS 幾種組網(wǎng)方式 Fig36 Several GPRS’work connections modes 1）數(shù)據(jù)中心通過 ADSL 撥號上網(wǎng) 這是一種最經(jīng)濟的方案，數(shù)據(jù)中心通過普通的 ADSL（ Asymmetric Digital Subscriber Line） 包月業(yè)務連接上 Inter。 總的來說， 利用 GPRS 進行數(shù)據(jù)傳輸具有：“永遠在線”、“按流量計費”、“高速數(shù)據(jù)傳輸”等優(yōu)點。 ? 采用數(shù)據(jù)流量計費 。通過對油田現(xiàn)場儲油罐 油位 的實時監(jiān)控，可以 杜絕 由人工計量造成的 錯報漏報等現(xiàn)象 ，實現(xiàn)計量站無人值守、減員增效，提高油田管理自動 化水平 ； 通過系統(tǒng)中的防盜報警措施，可以 減少或杜絕偷盜油現(xiàn)象，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。遠程 監(jiān)測終端的供電分為三部分：系統(tǒng)板供電，傳感器供電和 GPRS 通信模塊供電。具體包括硬件系統(tǒng)的可靠性設計，軟件的抗干擾和可靠性設計、系統(tǒng)故障的自保護、自檢、自診斷設計、元器件與參數(shù)合理選擇等幾個方面。全部數(shù)據(jù)列表、分組數(shù)據(jù)列表、單點的歷史數(shù)據(jù)列表（年、月、 日）顯示、故障列表顯示等功能。 遠程 監(jiān)測終端的基本功能是 實時 監(jiān)測存油罐中 油位 高度、油罐閥門狀態(tài)、報警器狀態(tài)，當 報警器被觸發(fā) 時，采集現(xiàn)場的圖片數(shù)據(jù)，以為 辦 案 提供 第一手資料 。 （ 2） 對油罐閥門的開關及設備的運行狀態(tài)能進行遠程監(jiān)控。 第 5 章 遠程 監(jiān)測終端的軟件設計。 （ 2）數(shù)據(jù)采集 通過傳感器將液位變化的物理量和 儲 油罐閥門開啟位置的變化量轉換為數(shù)字量， 對 數(shù)據(jù) 實時采集、 整理 和 前期運算處理 ，為 數(shù)據(jù)顯示和 傳輸 做好準備 。國外的油田大多采用數(shù)字化信息技術對油田 進行實時監(jiān)控， 國內目前只有少數(shù)大型、集中分布的油田能夠實現(xiàn)自動化控制 ， 多數(shù)的分布式油田工作狀況的管理基本上還是依靠人工的方法測控，大量參數(shù)需要報交技術人員