隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化，智能化程度的不斷的提高，中高壓大功率變頻調(diào)速裝置的研制和應(yīng)用漸漸成熟起來。

    由于高壓變頻器幾乎都是工礦企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)其可靠性的高要求是不言而喻的，因此，可靠性的保證是高壓變頻器得到承認(rèn)和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，為了達(dá)到這項(xiàng)要求，一些變頻器廠家設(shè)計(jì)了利用通信的方式，將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)傳遞到遠(yuǎn)方終端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。以往實(shí)現(xiàn)這套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般是利用公共電話網(wǎng)，通過MODEM撥號(hào)，配合相應(yīng)軟件來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。它明顯的缺點(diǎn)是只有撥號(hào)后才能通信，不能同時(shí)“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”通信等等。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的其它方式是采用衛(wèi)星、微波、光纖或電臺(tái)，而這些種方法不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且伴隨著較高的采購成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

    隨著無線通訊技術(shù)的進(jìn)步和不斷普及，GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無處不在，而且應(yīng)用成本已經(jīng)降到了很低，而利用GPRS嵌入高壓變頻器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控通信，不但具有系統(tǒng)易維護(hù)性、可擴(kuò)展性和安全性，而且具有GPRS通訊的所有優(yōu)點(diǎn)。

    2、無線通信技術(shù)之GPRS介紹

    GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的資料承載和傳輸方式，目的是給移動(dòng)用戶提供高速無線IP 或X.25 服務(wù)。GPRS 理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP 連接，可以用于INTERNET 連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。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。GPRS 永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

    基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控具有以下特點(diǎn)：

    （1）快速登錄，永遠(yuǎn)在線，覆蓋面廣

    （2）安全性高，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中加入了加密機(jī)制，資料可以在公網(wǎng)上安全地傳輸；

    （3）可靠性強(qiáng)，系統(tǒng)具有糾錯(cuò)、重發(fā)機(jī)制，從而確保資料的完整性和正確性。其次，系統(tǒng)具有自動(dòng)恢復(fù)功能，在GPRS網(wǎng)絡(luò)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(yù)；

    （4）多用戶的業(yè)務(wù)復(fù)用，不同的網(wǎng)絡(luò)用戶共享同一組GPRS信道，但只有當(dāng)某一個(gè)用戶需要發(fā)送或接收資料時(shí)才會(huì)占用信道資源。系統(tǒng)依托相應(yīng)的軟件，可以靈活同時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)～點(diǎn)、點(diǎn)～多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸；

    （5）節(jié)電功能，在不發(fā)送資料的時(shí)間里設(shè)備可以處于待機(jī)狀態(tài)，定時(shí)或資料觸發(fā)登錄網(wǎng)絡(luò)。

表1 GPRS接入與電話撥號(hào)接入的比較

    目前，我國(guó)移動(dòng)推出的GPRS業(yè)務(wù)日趨成熟，GPRS的應(yīng)用逐漸成為監(jiān)控領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。而且用戶可以根據(jù)自己的需要，以月租、包月等多種形式進(jìn)一步降低GPRS通信的費(fèi)用。因此，GPRS作為目前和將來大規(guī)模發(fā)展的一種組網(wǎng)方式，具有分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、開放式特點(diǎn)，在工業(yè)控制、環(huán)境保護(hù)、水利水文監(jiān)測(cè)、報(bào)警等行業(yè)中必將得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。

    3、GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

    下面描述了通過GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法，并說明了如何利用AT指令與GPRS模塊通訊，提出了利用 （瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控的思想，并給出了試驗(yàn)的步驟及應(yīng)用實(shí)例。

    3.1 GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

    GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由智能控制器，GPRS通信模塊、中國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)路（GPRS網(wǎng)絡(luò)）、Internet 公共網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、企業(yè)局域網(wǎng)及其計(jì)算機(jī)設(shè)備等組成。

圖1 高壓變頻器GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

    首先，高壓變頻系統(tǒng)采集到現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，并進(jìn)行加密、壓縮處理后，以數(shù)據(jù)流形式通過串行方式接到GPRS通訊模塊上，與中國(guó)移動(dòng)基站進(jìn)行通信，基站SGSN再與網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN進(jìn)行通信，GGSN對(duì)分組資料進(jìn)行相應(yīng)的處理。GPRS模塊以GPRS資料包的形式通過GPRS網(wǎng)絡(luò)把資料發(fā)送到中國(guó)移動(dòng)的內(nèi)部網(wǎng)（CMNET），然后由中國(guó)移動(dòng)通過GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)（GSN），把資料發(fā)送到Internet上，并且去尋找在Internet上的一個(gè)指定IP地址的服務(wù)器。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)工作方式是以IP地址尋址為基礎(chǔ)的，所以公網(wǎng)上的Internet數(shù)據(jù)服務(wù)器只需要簡(jiǎn)單接入Internet，并具備公網(wǎng)分配的IP地址即可。數(shù)據(jù)服務(wù)器端利用WINSOCK編程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資料的收發(fā)，并轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫上去。數(shù)據(jù)庫方便數(shù)據(jù)維護(hù)和WEB Server調(diào)用。系統(tǒng)同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)資料、指令的反向傳輸，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。工作站通過Internet訪問WEB服務(wù)器，就可以瀏覽到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)信息了。

    基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)依靠移動(dòng)通信網(wǎng)路，在現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集完畢后，再根據(jù)實(shí)際需要編寫GPRS終端通訊程序和相關(guān)軟件即可。

    3.2 GPRS遠(yuǎn)程終端的實(shí)現(xiàn)

    GPRS遠(yuǎn)程終端的硬件框圖：

圖2 GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集示意圖

    GPRS遠(yuǎn)程終端主要由數(shù)據(jù)采集器和GPRS模塊構(gòu)成。首先，高壓變頻器的控制單元將采集到的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，一方面在現(xiàn)場(chǎng)顯示、參與控制，另一方面要發(fā)送給GPRS模塊，控制GPRS模塊本身的操作，并在資料模式下把經(jīng)過加密和容錯(cuò)處理后的資料發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器。

    高壓變頻裝置與GPRS模塊之間的通信協(xié)議是串口協(xié)議，高壓變頻裝置通過串口來對(duì)GPRS模塊進(jìn)行設(shè)置，在建立數(shù)據(jù)信道之前的設(shè)置指令包括：

    AT+CGDCONT=1，"IP"，"CMNET"
    說明：初始化網(wǎng)絡(luò)會(huì)話，，在模塊上建立一個(gè)資料賬號(hào)，接入到中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)。

    返回：OK

    AT＊E2IPA=1，1 說明：當(dāng)前會(huì)話上的IP連接

    返回：OK

    AT＊E2IPO=1，"218.79.163.201"，5000

    說明：初始化一個(gè)TCP連接，218.79.163.201為服務(wù)器端IP地址。

    返回：CONNECT 表明建立連接成功。

    建立連接后，GPRS模塊進(jìn)入資料狀態(tài)，高壓變頻裝置即可發(fā)送和接收資料了。

3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

    （1）服務(wù)器端

    在基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)服務(wù)器端通過基于TCP/IP協(xié)議的SOCKET套節(jié)字，進(jìn)行與GPRS終端的資料收發(fā)，通過開發(fā)的在服務(wù)器運(yùn)行的軟件對(duì)資料進(jìn)行處理，然后更新到SQL數(shù)據(jù)庫中，讓合法用戶可以在任何時(shí)刻、任何地方通過瀏覽器查看資料。瀏覽器通過因特網(wǎng)查看遠(yuǎn)程設(shè)備剛剛更新到數(shù)據(jù)庫中的信息，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析、顯示等功能。

    工作流程：

圖3 GPRS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)服務(wù)器工作流程圖

    （2）瀏覽器端

    瀏覽器端不需要特別的軟件，系統(tǒng)自帶的上網(wǎng)軟件就可以訪問到服務(wù)器上WEB接口。

    3.4 GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的通訊試驗(yàn)

    （1）首先，要插入SIM 卡（插卡時(shí)要斷開電源），接好天線，用RS232 串行線纜將GPRS 模塊與計(jì)算機(jī)串口連接。接通GPRS 模塊電源，等信號(hào)指示燈開始閃動(dòng)時(shí)表示模塊已經(jīng)開機(jī)，并且注冊(cè)GSM 網(wǎng)絡(luò)成功。

    （2）GPRS設(shè)備上電，該設(shè)備自檢后，進(jìn)入命令模式，指示燈顯示工作正常。

    （3）對(duì)GPRS模塊進(jìn)行設(shè)置可以通過第三方軟件進(jìn)行參數(shù)配置也可以通過超級(jí)終端進(jìn)行測(cè)試，發(fā)送AT指令A(yù)T+CGDCONT=1，"IP"，"CMNET"，若有數(shù)據(jù)顯示回車后返回OK。說明硬件連接正確。也自編軟件進(jìn)行測(cè)試。

    （4）啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器SOCKET， 假設(shè)服務(wù)器IP地址為218.79.163.201，端口為5000。

    （5）利用AT＊E2IPO=1，"218.79.163.201"，5000，設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器IP地址和端口號(hào)?；剀嚭蠓祷谻ONNECT后表示成功建立連接。

圖4 超級(jí)終端連接GPRS DTU畫面

    （6）服務(wù)器端利用WINSOCK編寫的軟件發(fā)送接收資料，GPRS端采用超級(jí)終端模擬遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送和接收資料。

    （7）服務(wù)器端運(yùn)行上位軟件程序，將GPRS傳送來的數(shù)據(jù)存入Microsoft ACCESS數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行顯示。

    （8）客戶端啟動(dòng)瀏覽器，查看并修改服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容。

    4、服務(wù)器端上位軟件

    本系統(tǒng)上位軟件采用北京昆侖通態(tài)的MCGS組態(tài)軟件通用版組態(tài)而成，利用組態(tài)軟件設(shè)置好與GPRS DTU