基于GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)與串口服務(wù)器差異化應(yīng)用分析

楊全文　韋繼德　李軍

【摘要】本文介紹基于GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用GPRS DTU無線終端傳輸設(shè)備，通過APN專網(wǎng)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)廣播發(fā)射臺站的遠程監(jiān)控，并結(jié)合貴州廣播電視臺交通廣播同步網(wǎng)發(fā)射臺站使用不同型號的串口服務(wù)器時，對線序差異的問題提出相應(yīng)的解決方案。

【關(guān)鍵詞】GPRS;遠程監(jiān)控;串口服務(wù)器;差異化

根據(jù)國家廣電總局《廣播電視安全播出管理規(guī)定》無線發(fā)射轉(zhuǎn)播臺實施細則第二十四條規(guī)定，無人留守的發(fā)射臺站點，應(yīng)建立監(jiān)控系統(tǒng)，對站內(nèi)播出信號，設(shè)備運行電力和環(huán)境進行遠程監(jiān)控和管理，具備信號防插播、運行異態(tài)實時報警、自動控制和遠程控制、監(jiān)控數(shù)據(jù)自動記錄以及網(wǎng)絡(luò)化傳輸管理等功能。為此，本文介紹了GPRS技術(shù)原理及特點，利用GPRS DTU無線終端傳輸設(shè)備，通過APN專網(wǎng)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)廣播發(fā)射臺站的遠程監(jiān)控;并結(jié)合本人在實際維護工作中，對廣播發(fā)射臺站遠程監(jiān)控終端串口服務(wù)器不能通用的問題進行分析和解決。

1. GPRS技術(shù)原理及特點

GPRS技術(shù)是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加GGSN（Gateway GPRS Support Node）和SGSN（Serving GPRS Support Node）來實現(xiàn)的，增加的這套分組交換系統(tǒng)，與互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)相連，向用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使得用戶能夠在端到端分組方式下發(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。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)，特別適用于突發(fā)性、頻繁的、間斷的和點多分散的中小流量數(shù)據(jù)傳輸。

2. GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元

GPRS DTU是GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元（GPRS Data Terminal Unit）的簡稱，是通過GPRS網(wǎng)絡(luò)專門傳送串行數(shù)據(jù)的專用無線設(shè)備。從硬件上可將GPRS DTU看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結(jié)合，其核心功能有：通過內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧可以將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包在無線通信網(wǎng)絡(luò)上進行傳送，也可以將無線通信網(wǎng)絡(luò)上的GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù);支持自動心跳，并通過心跳包保持一直在線;支持參數(shù)配置，并且通過串口對參數(shù)的配置永久保存等。GPRS DTU是基于GPRS網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控中的關(guān)鍵設(shè)備，因為具有TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，所以不需要用戶提供TCP/IP的支持?？蛇m用于所有帶串口的終端設(shè)備，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的無線和透明傳輸，為不具備TCP/IP協(xié)議處理的終端設(shè)備提供了GPRS通信的能力，GPRS DTU特別適用于地理位置分散，監(jiān)控數(shù)據(jù)中小流量，適合需要支持應(yīng)用層協(xié)議的工業(yè)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控、傳輸?shù)阮I(lǐng)域。

3. APN專網(wǎng)接入

廣播發(fā)射臺站的遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩個部分：服務(wù)平臺和遠程監(jiān)控終端，遠程監(jiān)控終端由串口服務(wù)器和GPRS DTU組成。為保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，需要通過一條2M的APN專線接入通訊公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在GGSN與通訊公司互聯(lián)路由器之間采用GRE（Generic Routing Encapsulation）隧道。

通訊公司為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN，遠程監(jiān)控終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。實現(xiàn)了監(jiān)控數(shù)據(jù)中心對多個發(fā)射站點的監(jiān)控。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖1所示：

4. 串口服務(wù)器的差異化應(yīng)用

作為遠程監(jiān)控系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的主要設(shè)備，串口服務(wù)器是以單片機為核心開發(fā)的，它能從上聯(lián)接口接收命令數(shù)據(jù)包，按自定義協(xié)議進行解復(fù)用，然后將命令數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的下聯(lián)接口去。同時它接收多路下聯(lián)接口的采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)按自定義協(xié)議復(fù)用成復(fù)用包后傳送給GPRS DTU，然后再通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭B接在APN專網(wǎng)的服務(wù)器上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，因使用的串口服務(wù)器的內(nèi)部配置基本一樣，不再多述。

本文主要介紹貴州交通廣播發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)終端不同品牌的串口服務(wù)器線序，以及差異化的串口服務(wù)器之間如何通用進行分析和解決。

以貴州交通廣播同步網(wǎng)發(fā)射臺站為例，發(fā)射臺站系統(tǒng)設(shè)備主要有GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器、環(huán)境監(jiān)控單元、穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控表頭和UPS電源等。系統(tǒng)有些設(shè)備使用RS-232的通訊協(xié)議，有些設(shè)備使用RS-485的通訊協(xié)議。其中支持RS-232通信協(xié)議協(xié)議的設(shè)備有：GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器、環(huán)境監(jiān)控單元和穩(wěn)壓電源。支持RS-485通信協(xié)議協(xié)議的設(shè)備有電源監(jiān)控表頭。

因建設(shè)分兩期完成，前后使用的RJ45水晶頭網(wǎng)線的線序、串口服務(wù)器等設(shè)備品牌不一樣，導(dǎo)致在后期的運行維護中串口服務(wù)器等設(shè)備不能直接通用，需重修改線序和接頭，才能監(jiān)控。串口服務(wù)器端網(wǎng)線接口一頭為RJ45水晶頭，另一頭設(shè)備接口為DB9頭，方便理解，用字母自定義了RJ45水晶頭網(wǎng)線的線序位置，線序（正面看左到右）如表1所示：

設(shè)備端接口為DB9頭，設(shè)備端為公頭則監(jiān)控頭用母頭，反之亦然。設(shè)備端是母頭設(shè)備有功率放大器和穩(wěn)壓電源，監(jiān)控頭用公頭;設(shè)備端是公頭設(shè)備有GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、環(huán)境監(jiān)控等，監(jiān)控頭用母頭，DB9頭線序如2圖所示。（上為公頭，下為母頭）

交通廣播使用了兩種品牌的串口服務(wù)器，為了區(qū)分將某品牌串口服務(wù)器定義的串口服務(wù)器1，另外品牌串口服務(wù)器定義為串口服務(wù)器2。串口服務(wù)器1為機架式，有8個端口，可用RS232協(xié)議或RS485協(xié)議，對應(yīng)通信協(xié)議的設(shè)備必須接在對應(yīng)通信協(xié)議的端口上，用在交通廣播一期工程上，監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備主要有環(huán)境監(jiān)控單元、GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器和穩(wěn)壓電源。其他設(shè)備指的是環(huán)境監(jiān)控、GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器等，這些設(shè)備的通信線線序如表2所示。

串口服務(wù)器2為機架式，有8個端口，可用RS232協(xié)議或RS485協(xié)議，對應(yīng)通信協(xié)議的設(shè)備必須接在對應(yīng)通信協(xié)議的端口上，所用在交廣二期工程上，監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備主要有環(huán)境監(jiān)控單元、GPS時鐘、音頻解碼器、數(shù)字激勵器、功率放大器、穩(wěn)壓電源和電源表頭，這些設(shè)備的通信線線序如表3所示：

從上面可以看出，兩個品牌的串口服務(wù)器RJ45水晶頭線序不一樣，導(dǎo)致不能直接通用，經(jīng)實際工作中總結(jié)和研究，將交通二期的串口服務(wù)器2用在交通一期上，在保持原來交通一期RJ45水晶頭線序不變的情況下，把接公頭發(fā)射機和穩(wěn)壓器設(shè)備端的DB9接頭的2口（A）接至橙白色線序，3口（B）接至橙色線序，5口（F）接至藍色線序;把DB9接頭是母頭的其他設(shè)備接口2口（A）接至橙白色線序，3口（B）接至橙色線序，5口（F）接至藍色線序，線序改后即可以用串口服務(wù)器2用在交廣一期進行監(jiān)控監(jiān)測，同理可推，也可以用交廣一期串口服務(wù)器1用在交廣二期上實現(xiàn)監(jiān)控。

5. 結(jié)束語

隨著5G時代到來，物聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)開啟，將有更多設(shè)備入網(wǎng)進行監(jiān)控，針對特定的監(jiān)控接口和行業(yè)，使用規(guī)范統(tǒng)一的線序監(jiān)控設(shè)備，不僅經(jīng)濟還可以提高一線搶修維護人員的工作效率，特別是相對要求嚴格的廣播電視行業(yè)，能盡快恢復(fù)設(shè)備的監(jiān)控監(jiān)測顯得尤為重要。

參考文獻：

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[2]李強、陳張偉基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的調(diào)頻發(fā)射機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用.

[3]陳海廣播發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（一）——基于GPRS技術(shù)的發(fā)射機遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)中心軟件設(shè)計.