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愛(ài)立信GR47模塊在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

愛(ài)立信GR47模塊在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：隨著WEB技術(shù)和GPRS技術(shù)的不斷發(fā)展和推廣，GPRS的應(yīng)用逐漸成為監(jiān)控領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文以支持TCP/IP協(xié)議的GR47模塊為例，概述了通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法，并說(shuō)明了如何利用AT指令與GR47模塊通訊，提出了利用B/S (瀏覽器/服務(wù)器)架構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控的思想，并給出了進(jìn)行B/S試驗(yàn)的步驟及應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞 GPRS ；B/S架構(gòu)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；GR47 ；AT指令
中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Application Research of GPRS in remote monitoring system
ChenYingxiang, Qiu Peilin, Shen yuming
University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093,China

Abstract With the continuous development and generalization of WEB technology and GPRS communication technology，The application of GPRS has increasingly been the research focus in the field of monitoring system. For the example of GR47 module, the realization method of the remote monitoring system through GPRS is first introduced, and how to communicate with the GPRS module by using AT commands is explained. The structure of Browse/Server and a application example are exposed in the article.
Key words GPRS; B/S;GR47; Remote monitoring system; AT commands

0引言
以往的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般是利用公共電話網(wǎng)，通過(guò)MODEM撥號(hào)，配合相應(yīng)軟件來(lái)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。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)。這種方法不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且伴隨著較高的采購(gòu)成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。而基于B/S架構(gòu)的GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不但具有B/S（Browse/Server）架構(gòu)的系統(tǒng)易維護(hù)性、可擴(kuò)展性和**性，而且具有GPRS通訊的所有優(yōu)點(diǎn)。
GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種分組交換的資料承載和傳輸方式?；贕PRS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）**性高，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中加入了加密機(jī)制，資料可以在公網(wǎng)上**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(wú)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)。
目前，我國(guó)移動(dòng)推出的GPRS業(yè)務(wù)日趨成熟，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(lái)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(kāi)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(lái)愈廣泛的應(yīng)用。

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。

首先，智能控制器采集到現(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(guò)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。GR47模塊以GPRS資料包的形式通過(guò)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(guò)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(kù)上去。數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)Internet訪問(wèn)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，只需要開(kāi)發(fā)GPRS終端的通訊程序和服務(wù)器端相關(guān)軟件，用戶只需運(yùn)行瀏覽器就可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2 GPRS遠(yuǎn)程終端的實(shí)現(xiàn)
目前GPRS模塊主要有Sony Ericsson的GR47/48模塊，西門(mén)子公司的 MC35系列模塊，WAVCOM公司的M1206B模塊。其中Sony Ericsson的GR47模塊含有完整TCP/IP協(xié)議，可以直接使用相應(yīng)AT指令進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作，下面就以Sony Ericsson的GP47模塊為例介紹GPRS通訊。
索尼愛(ài)立信的GP47模塊采用32位CPU的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，內(nèi)置TCP/TP協(xié)議棧。它允許一個(gè)TCP/UDP傳輸機(jī)制以*小的前期配置和操作來(lái)被使用。其內(nèi)嵌控制器方便集成客戶的應(yīng)用，減少外部控制器的需求。R47支持雙頻GSM寬帶900MHz/1800MHz，可通過(guò)SMS短消息服務(wù)、CSD、HSCSD或GPRS來(lái)發(fā)送或接收資料，并可處理語(yǔ)音及傳真。其TCP/IP協(xié)議棧也可通過(guò)AT命令或嵌入式應(yīng)用進(jìn)行訪問(wèn)。
GPRS遠(yuǎn)程終端的硬件框圖:

GPRS遠(yuǎn)程終端主要由智能控制器和GPRS模塊構(gòu)成。首先，各種傳感器采集到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，智能控制器分析處理采集到的資料，一方面在現(xiàn)場(chǎng)顯示，另一方面要發(fā)送給GPRS模塊，控制GPRS模塊本身的操作，包括啟動(dòng)和關(guān)閉服務(wù)，建立和關(guān)閉連接，資料與命令模式的轉(zhuǎn)換等，并在資料模式下把經(jīng)過(guò)加密和容錯(cuò)處理后的資料發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器。
智能控制器與GPRS模塊之間的通信協(xié)議是串口協(xié)議，智能控制器可以是單片機(jī)系統(tǒng)，也可以是PLC，若為單片機(jī)系統(tǒng)，可以結(jié)合嵌入式操作系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出監(jiān)控點(diǎn)有自己的WEB服務(wù)并可在線升級(jí)firmware的產(chǎn)品。若為PLC，有兩種方法，一種是通過(guò)RS指令；一種是采用232模塊，PLC只需讀寫(xiě)232模塊的指定緩沖區(qū)即可。每個(gè)指令以“AT ”開(kāi)頭，以回車(chē)符結(jié)尾。每個(gè)命令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回。其它一些非預(yù)期的信息（如有人撥號(hào)進(jìn)來(lái)、線路無(wú)信號(hào)等），模塊將有對(duì)應(yīng)的一些信息提示。
智能控制器通過(guò)串口來(lái)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(shuō)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(shuō)明：當(dāng)前會(huì)話上的IP連接
返回：OK
AT*E2IPO=1，"218.79.163.201"，5000
說(shuō)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，GR47進(jìn)入資料狀態(tài)，智能控制器即可發(fā)送和接收資料了。若要關(guān)閉資料態(tài)，只需使232接口中DTR電平置低，等待GR47返回OK后，GR47就進(jìn)入命令態(tài)，在此狀態(tài)下可以通過(guò)發(fā)送“AT*E2IPA=0，1”關(guān)閉SOCKET連接。若在資料模式下，智能控制器要判斷服務(wù)器下達(dá)的指令，包括為對(duì)遠(yuǎn)程終端的通用指令和智能操作的操作指令，分辨出配置指令和操作指令并進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的處理。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的B/S架構(gòu)
B/S應(yīng)用系統(tǒng)一般可以分成三個(gè)層：交互層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)庫(kù)層，交互層不但包括接口如何組織和布局還包括功能模塊如何集成以及操作流程如何安排,業(yè)務(wù)層集成具體應(yīng)用工作，數(shù)據(jù)庫(kù)層則負(fù)責(zé)有關(guān)數(shù)據(jù)的操作。B/S應(yīng)用系統(tǒng)不必像服務(wù)器端、客戶端模式那樣去低效率升級(jí)眾多的客戶端軟件，同時(shí)在瀏覽器中比較方便做到友好方便的操作接口。為了滿足用戶對(duì)軟件系統(tǒng)的頻繁升級(jí)要求，節(jié)省軟件維護(hù)方面的時(shí)間、費(fèi)用，所以我們?cè)诒具h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中采用B/S架構(gòu)。

3. 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(guò)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(guò)開(kāi)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(kù)中，若為Windows系統(tǒng)，則啟動(dòng)IIS（Internet Information Server）應(yīng)用，若為L(zhǎng)inux，則啟動(dòng)Internet服務(wù)，讓合法用戶可以在任何時(shí)刻、任何地方通過(guò)瀏覽器查看資料。瀏覽器通過(guò)因特網(wǎng)查看遠(yuǎn)程設(shè)備剛剛更新到數(shù)據(jù)庫(kù)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：

3. 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(wèn)到服務(wù)器上WEB接口。這有利于移動(dòng)辦公,利用JAVA技術(shù)日益普及的瀏覽器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了原來(lái)需要復(fù)雜專(zhuān)用軟件才能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大功能，節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本。使用瀏覽器作為軟件接口，不但容易統(tǒng)一各種應(yīng)用系統(tǒng)，也非常便于遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)和客戶使用?；贕PRS遠(yuǎn)程智能終端若設(shè)計(jì)成帶嵌入式WEB服務(wù)的控制器，就可以通過(guò)瀏覽器直接訪問(wèn)到遠(yuǎn)程終端，但這樣遠(yuǎn)程終端的設(shè)備改造難度勢(shì)必比通過(guò)利用GR47的大。

4 GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的B/S通訊試驗(yàn)
試驗(yàn)方法：
1.首先，要插入SIM 卡（插卡時(shí)要斷開(kāi)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(kāi)始閃動(dòng)時(shí)表示模塊已經(jīng)開(kāi)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(guò)第三方軟件進(jìn)行參數(shù)配置也可以通過(guò)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(chē)后返回OK。說(shuō)明硬件連接正確。也可一用GPRS模塊所帶上位機(jī)軟件測(cè)試

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