基于GPRS的電力監(jiān)控終端網(wǎng)絡接入方案

李國盛

[摘? ? 要]時代和科學技術的進步推動無線通信技術的廣泛運用，利用GPRS網(wǎng)絡技術，促使電力監(jiān)控系統(tǒng)建立科學有效地連接，其主要是運用GPRS中的無線模塊和信道作為接口設置，并以此為基礎，利用PPP協(xié)議建立數(shù)據(jù)連接，然后運用相關的協(xié)議，形成對應的網(wǎng)絡和傳輸層，進一步結合相關的協(xié)議規(guī)定，制定終端接入點方案，從而提高網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)水平和質(zhì)量。該方案主要是運用不同的軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡連接，因而具有成本低、配置較為靈活等特點。文章將分析基于GPRS電力監(jiān)控終端網(wǎng)絡接入方案具體方法和工作流程。

[關鍵詞]GPRS;電力終端;監(jiān)控網(wǎng)絡;接入方案

[中圖分類號]TP277 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–02

Network Access Scheme of Power Monitoring Terminal Nased on GPRS

Li Guo-sheng

[Abstract]The times and the progress of science and technology promote the wide application of wireless communication technology. GPRS network technology is used to promote the power monitoring system to establish a scientific and effective connection. It mainly uses the wireless module and channel in GPRS as the interface setting， and on this basis， uses PPP protocol to establish data connection， and then uses relevant protocols， Form the corresponding network and transmission layer， and further formulate the terminal access point scheme in combination with the relevant protocol provisions， so as to improve the level and quality of the network monitoring system. The scheme mainly uses different software to realize network connection， so it has the characteristics of low cost and flexible configuration. This paper will analyze the specific method and workflow of power monitoring terminal network access scheme based on GPRS.

[Keywords]GPRS; power terminal; monitoring network; access scheme

在電力系統(tǒng)中，為了保證整體運作的穩(wěn)定和安全，加強對系統(tǒng)的監(jiān)控，針對電力調(diào)度、系統(tǒng)負荷、遠程抄表等工作，應建立有效的監(jiān)測和管控系統(tǒng)。而GPRS是在原有的系統(tǒng)基礎上，利用無線網(wǎng)絡來建立數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)，結合智能化終端和互聯(lián)網(wǎng)，進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的分組和傳輸，因而其速度較快且效率高，能夠滿足各種數(shù)據(jù)的傳輸，從而為電力監(jiān)控相關工作提供準確的數(shù)據(jù)，以便及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定和安全問題。

1 GPRS電力終端網(wǎng)絡接入方案

1.1 終端硬件平臺

主要是運用美國一家公司中的16位單片機。其在運行時，功率和能源消耗較少且是一種混合信號的控制設備，在其內(nèi)部會設置看門狗定時、溫度傳感、寄存器以及通信接口等設備，運行時狀態(tài)較為穩(wěn)定，且能夠實現(xiàn)在線編程。還有在平臺中運用的無線調(diào)制解調(diào)器，它有標準、無線、內(nèi)存接口，并且在功能上進行了升級，其工作信號質(zhì)量好，但是沒有協(xié)議棧，需要另外建立連接。

1.2 通信協(xié)議棧在終端的實現(xiàn)

在電力監(jiān)控終端中，利用GPRS和互聯(lián)網(wǎng)建立連接，在這具體的運行過程直接中，主要包含5個方面的內(nèi)容：物理、數(shù)據(jù)、傳輸、網(wǎng)絡、應用層。

1.3 具體的工作流程

1.3.1 終端撥號

在進行撥號前，應該將相關的無線調(diào)制器附著到對應的GPRS網(wǎng)絡中，然后進行圖文轉化和激活，在完成后就可以進行撥號，并到GGSN中，在其應答后就會建立連接，形成物理層通道，在這過程中，運用到了：4個指令，如圖1所示，終端撥號連接指令。

（1）依照先后的順序來執(zhí)行，并在前面三條指令完成，且顯示正常，然后在四條指令結束時，返回連接，則表示和GGSN載波建立連接，從而形成物理層通道。

（2）GGSN的連接號碼的數(shù)量和接入量，比如*99#依據(jù)實際工作經(jīng)驗，可以得知，通過撥號移動的幾個號碼都可以建立物理連接，但是在后面的PPP鏈路工作中，有的會出現(xiàn)號碼失效的問題。

1.3.2 PPP數(shù)據(jù)連接

在接入相關的網(wǎng)絡后，PPP將與GGSN鑒權、協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)縫封包建立連接，其具體的規(guī)范，是根據(jù)兩個相同的數(shù)據(jù)實體之間的傳輸路線而設計的，并依據(jù)對應的順序進行數(shù)據(jù)包串行和傳遞，利用PPP主要是為了方便和不同的網(wǎng)橋、路由器等建立連接。而相關的鏈路建立流程如下。

（1）有關終端與ISP之間建立物理層，利用ADSL撥號，并在ISP應答后，來促使形成鏈路，在完成后會立即向數(shù)據(jù)層發(fā)送Up事件，然后在建立連接。

（2）ISP在檢測到載波后，會向終端發(fā)送LCP報文，而終端在收到請求時，向其發(fā)送報文，并進行鑒權配置，然后ISP會再次發(fā)出，有關內(nèi)容只包含鑒權配置方法，在否定方式下運用PAP形式進行鑒權。

（3）在重復發(fā)送報文后，在認可請求下，有關LCP會進入到運行狀態(tài)。

（4）終端繼續(xù)發(fā)送報文，并將攜帶的內(nèi)容轉化為ACCM配置形式，然后在認可請求后，PPP鏈路會跳躍至鑒權狀態(tài)，同時發(fā)送相關的驗證碼，包含和用戶名和密碼，然后在8連接到GPRS中時，用戶名和密碼呈現(xiàn)空狀態(tài)。

（5）在收到并確認驗證之后，PPP鏈路會再次跳躍到網(wǎng)絡層協(xié)議階段，所以終端會立即向其發(fā)送報文，獲取IP地址。在拒絕地址請求后，會為其分配終端IP地址。

（6）終端會繼續(xù)發(fā)送分配的IP地址請求，然后ISP向終端發(fā)送報文，并認可地址。在發(fā)送報文時，其實相關的數(shù)據(jù)層已經(jīng)建立起來。

1.3.3 建立連接路線

主要是利用PPP協(xié)議、終端和GGSN間可以及時接收和發(fā)送IP數(shù)據(jù)，但不能進行直接通信，還要在相關的數(shù)據(jù)流上安置TCP協(xié)議棧才可以實現(xiàn)節(jié)點通信。在相關的PPP鏈路建立后，要立即進行TCP通信連接，運用uIP函數(shù)進行主機的連接，根據(jù)收到主機帶回的相關數(shù)據(jù)，運用對應的協(xié)議進行處理，使得PPP和函數(shù)緩沖區(qū)相同，并在接收到數(shù)據(jù)后，通過全局變量數(shù)值來辨別其數(shù)據(jù)長度，因而uIP就可以獲得對應的數(shù)據(jù)內(nèi)容。通過以上的各個工作流程，主機和終端之間的鏈路就建立好，結合TCO鏈路連接的建立，運用應用層對數(shù)據(jù)進行解釋，然后進行程序的編寫。

2 GPRS技術的特點和優(yōu)勢分析

其實GPRS是通用無線分組業(yè)務，它采用的頻段、寬度、結構、無線調(diào)制解調(diào)器、跳頻形式以及ADMA幀結構和GSM大致相同，具有電路少、系統(tǒng)簡單信號強、質(zhì)量高等特點。但是其網(wǎng)絡還存在一定的不穩(wěn)定性，通過使用協(xié)議處理，運用關過過程較為復雜。GPRS技術的優(yōu)勢在于以下幾點。

2.1 及時性

它主要是利用實時在線同步接收和多個數(shù)據(jù)的處理，沒有延時性，能夠滿足數(shù)據(jù)收集和傳遞的要求。

2.2 可遠程控制

主要是運用系統(tǒng)的雙向性，對相關的設備進行狀態(tài)監(jiān)測、開關控制等，還可以通過遠程進行系統(tǒng)的升級處理，大幅度提高工作效率。

2.3 擴展性好

當前GPRS的覆蓋面較廣，因而可以通過系統(tǒng)對大部分地區(qū)全面在線監(jiān)控。

2.4 傳送速度快，容量大

結合其數(shù)據(jù)收集和處理，并結合監(jiān)測的突發(fā)數(shù)據(jù)，進行快速傳遞。

2.5 通信成本低

運用包月的形式進行計費，實際運營成本少，由于其實及時性和快速性，能夠滿足各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，使用方便?/p>

3 嵌入式電力監(jiān)控通信系統(tǒng)的實現(xiàn)方法

它主要由單片機、GPRS、內(nèi)存卡座、外接口、數(shù)據(jù)存儲等內(nèi)容組成，利用單片機來控制GPRS接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，運用標準串口和外界控制設備來進行通信連接，并結合相關軟件的使用，來完成數(shù)據(jù)轉發(fā)。

3.1 單片機

主要是運用指令來完成網(wǎng)絡系統(tǒng)的初始化，并將其附著在GPRS上，然后獲得動態(tài)分配的IP地址，使得和終端建立有效穩(wěn)定的連接。然后將標準串口和數(shù)據(jù)采集設備建立連接，依據(jù)對應的協(xié)議進行控制和通信，并將串口和GPRS模塊中的接口分別連接，利用軟件來對單片機進行初始化，同時控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。

3.2 擴展數(shù)據(jù)處理

單片機中的FLASH存儲器，在進行嵌入時，具體的系統(tǒng)操作和網(wǎng)絡協(xié)議需要一定的空間，所以可將其作為程序處理器，并結合地址鎖存和外部數(shù)據(jù)器來保證程序的順利運行。

3.3 無線數(shù)據(jù)傳輸

主要是將單片機中傳遞過來的IP或者分組數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后在向外轉發(fā)。無線調(diào)制器包含F(xiàn)LASH、基帶處理、電源、插座等內(nèi)容，其中的基帶處理是其核心部分，主要運用為協(xié)議處理，利用串口進行指令的下發(fā)，而有關天線則是對信號進行調(diào)解和處理，并將外頻信號和內(nèi)部的基帶處理進行信號轉化。而電源主要是在處理射頻時所需要的能源。

3.4 單片機通信程序

在系統(tǒng)中所有的軟件統(tǒng)統(tǒng)使用C語言進行編寫，并在系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境下進行編譯，但要注意的是所有的相關代碼都要經(jīng)過特點的下載后傳入存儲器中，而內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸都要使用相同的協(xié)議處理，才能夠保證網(wǎng)絡層面的一致性，所以必須要在單片中進行編寫程序的嵌入。

3.4.1 協(xié)議嵌入

可以根據(jù)實際的情況，選擇合適的方法完成協(xié)議轉化，而相關的TCP協(xié)議或者是IP協(xié)議，可以采用分層模式進行，并在數(shù)據(jù)打包處理時，在每個層面中將對應的信息增加到數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，經(jīng)過下層的協(xié)議封裝到數(shù)據(jù)中，然后在數(shù)據(jù)處理器在接收到信息時，會進行剝離處理，并將剩下的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)包對待，然后經(jīng)過GPRS對數(shù)據(jù)的解析，將其傳送給對應的用戶。

3.4.2 數(shù)據(jù)處理

所有的數(shù)據(jù)報文都要依賴于IP分組，大多數(shù)情況下，運用PPP協(xié)議進行傳送，在網(wǎng)關報文的發(fā)送時，對會抵達相應的網(wǎng)絡地址，而相關的應答幀會根據(jù)其IP傳送到相關的模塊中，當網(wǎng)絡沒有靜態(tài)的IP地址時，不能進行通信連接，監(jiān)控中心必須有固定的IP，在監(jiān)測終端登錄到對應的網(wǎng)絡中時，會快速地找到監(jiān)控中心，在鏈路產(chǎn)生異常問題時，GPRS會自動進行連接，數(shù)據(jù)中心和GPRS可以利用協(xié)議進雙向通信，從而進行數(shù)據(jù)的科學傳遞。

3.4.3 監(jiān)控中心

它主要是為了對接收到的GPRS信息進行保存，在通信分組下，監(jiān)控中心可以直接進行網(wǎng)絡訪問，并結合相關的軟件進行網(wǎng)絡幀聽，然后在接收到GPRS分組數(shù)據(jù)包、控制信息、來保證終端和協(xié)議間的正常通信。

4 結束語

在GPRS網(wǎng)絡下的電力監(jiān)控終端網(wǎng)絡接入中，主要是根據(jù)相關鏈路的建立連接，并在系統(tǒng)5個層面的運行下，促使轉化為對應的數(shù)據(jù)接口和處理端，從而保證這個那個系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

參考文獻

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