無(wú)線通訊技術(shù)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中的應(yīng)用研究

聶順 游華

【摘要】很多重要的儀器和設(shè)備在工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中要保證企業(yè)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)和操作，因此有著十分重要的作用，很多設(shè)備的安全控制因環(huán)境惡劣在傳統(tǒng)的監(jiān)控方法中根本達(dá)不到應(yīng)有的效果，也起不到任何監(jiān)控作用，所以在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中研究遠(yuǎn)程監(jiān)控是非常關(guān)鍵的，本文主要介紹了遠(yuǎn)程監(jiān)控過(guò)程中無(wú)線通訊技術(shù)的具體應(yīng)用和具體的操作方法。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程監(jiān)控;無(wú)線通訊技術(shù);GPRS

在環(huán)境惡劣的生產(chǎn)環(huán)境過(guò)程中，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的使用可以十分方便的將設(shè)備的的各種工作參數(shù)和數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，為當(dāng)前工作狀態(tài)帶來(lái)良好的工作效果，當(dāng)有不安全的狀態(tài)在設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生時(shí)，值班人員就會(huì)接收到報(bào)警信號(hào)，工作人員就能夠盡快調(diào)整工作狀態(tài)和工作方式，這樣經(jīng)濟(jì)收益就有了大大的增加，工廠的生產(chǎn)率也有了很大的提高，工作強(qiáng)度也會(huì)減少很多，在監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和安全性方面也有了很大的提升。

1.GPRS無(wú)線通信技術(shù)

在GSM現(xiàn)有的技術(shù)之上所研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種承載新的業(yè)務(wù)方式叫做GPRS（General Paeket Radio Service）通用無(wú)線分組技術(shù)，這種技術(shù)將數(shù)據(jù)通信技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行了完美的結(jié)合，并在有線網(wǎng)絡(luò)的布線問(wèn)題上因這種技術(shù)的發(fā)展得到了有效的解決方案，這種技術(shù)的使用和開(kāi)發(fā)可以使單個(gè)移動(dòng)用戶應(yīng)用多個(gè)信道，也可以一個(gè)無(wú)線通信信道同時(shí)供多個(gè)GPRS用戶使用。

無(wú)線通訊技術(shù)的特點(diǎn)包括：（1）采用流量計(jì)費(fèi)方式：收費(fèi)方式是終端用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的流量數(shù)據(jù)總和計(jì)算費(fèi)用。用戶即使長(zhǎng)期在線，但是沒(méi)有數(shù)據(jù)流量傳送，資費(fèi)也不會(huì)產(chǎn)生。（2）自動(dòng)切換語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。終端用戶在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以自由的在語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間來(lái)回的進(jìn)行業(yè)務(wù)切換。（3）實(shí)時(shí)在線：對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的訪問(wèn)可以達(dá)到實(shí)時(shí)的訪問(wèn)效果，這樣的實(shí)時(shí)訪問(wèn)只要保證設(shè)備終端一直處于在線的環(huán)境里。（4）高效的傳輸速率：GPRS有高效的傳輸速率，它的交換速率相當(dāng)于GSM的十幾倍，GPRS的傳輸速率在理論上講可以達(dá)到180.ZKbps，平均傳輸速率為58.5Kbit/S。（5）較廣的網(wǎng)絡(luò)接入范圍：不需要網(wǎng)絡(luò)布線，就可以在無(wú)線通信網(wǎng)上建立良好的連接承載網(wǎng)絡(luò)傳輸，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)操作的功能，使pad和每個(gè)人使用手機(jī)等移動(dòng)終端用戶更加方便更快捷的接入到網(wǎng)絡(luò)中。

GSM所采用的通信方式是電路交換，GPRS技術(shù)在原有的通信方式上有了很大的突破。服務(wù)和網(wǎng)關(guān)兩個(gè)支持節(jié)點(diǎn)是GSM網(wǎng)絡(luò)的工作節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)要達(dá)到端到端的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)就要改造部分基站系統(tǒng)的設(shè)置。

PDP上下文激活和用戶附著是最基本的GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作方式和它的功能。移動(dòng)終端設(shè)備要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息共享，第一步就是要確定身份認(rèn)證和方位，完成網(wǎng)絡(luò)附著;第二步就是全面的接入網(wǎng)絡(luò)，采用的是PDP申請(qǐng)激活方式，網(wǎng)絡(luò)地址的分配是由相關(guān)的服務(wù)器來(lái)完成的。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入的過(guò)程中，會(huì)使用到HLR、SGSN、PCU等更多的單元。

在通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)和附著過(guò)程連接網(wǎng)絡(luò)之后，移動(dòng)終端接收和傳送數(shù)據(jù)的處理過(guò)程也會(huì)經(jīng)過(guò)位置區(qū)域更新而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接。移動(dòng)用戶要隨時(shí)接入到特定的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)里，只要申請(qǐng)到IP地址就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。GPRS技術(shù)在不斷地發(fā)展過(guò)程中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線遠(yuǎn)端監(jiān)控業(yè)務(wù)，多媒體業(yè)務(wù)，電子郵件業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，訪問(wèn)TCP IP和WAP協(xié)議的功能等等，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)并滿足用戶的多種要求。

2.GPRS DTU介紹

GPRS DTU是一項(xiàng)虛擬專用的透明數(shù)據(jù)傳輸并且永遠(yuǎn)在線的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。此系統(tǒng)的應(yīng)用主要是在環(huán)保監(jiān)測(cè)、油田、煤田、氣象、工業(yè)監(jiān)控、電力自動(dòng)化等行業(yè)，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸從而實(shí)現(xiàn)信息的透明化，就可以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的作用。

實(shí)現(xiàn)GPRS技術(shù)最常用的方式包括了具有多種數(shù)據(jù)接口，自動(dòng)恢復(fù)系統(tǒng)，內(nèi)嵌看門狗的功能，傳輸數(shù)據(jù)透明化，TCP IP協(xié)議內(nèi)嵌方式，嵌入式的處理器具有較高的性能，還具有低功耗，這些都是GPRS技術(shù)所采用的方式。

3.GPRS DTU的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

當(dāng)GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)分成終端設(shè)備和中心服務(wù)器，連接了GPRS DTU模塊和終端設(shè)備。

下面就講述了常用的接入中心服務(wù)器的三種方法：

（1）內(nèi)網(wǎng)采用固定的IP地址，計(jì)算機(jī)中加入移動(dòng)APN專線。終端客戶要連入移動(dòng)公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)只要中心服務(wù)器設(shè)備接通一條APN專線即可實(shí)現(xiàn)，廣域連接雙方的私有固定IP地址實(shí)現(xiàn)雙方路由器的互聯(lián)，GRE隧道是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)公司與GGSN之間的路由器互聯(lián)的最終方式。因普通用戶不能單獨(dú)申請(qǐng)APN，所以要有專用的APN分配給客戶。專用的APN只有開(kāi)通了GPRS專用網(wǎng)的SIM卡才可以實(shí)現(xiàn)，對(duì)其他APN有了一定的限制。中心和監(jiān)控點(diǎn)的固定IP在有了APN之后就可以進(jìn)行分配了。為避免在整個(gè)信息的傳輸過(guò)程里發(fā)生信息泄漏的現(xiàn)象，就要在服務(wù)器與移動(dòng)終端間使用加密的端對(duì)端方式。過(guò)濾端口和IP地址通過(guò)防火墻來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且隔離雙方的信息。該方案在穩(wěn)定性、安全性和實(shí)時(shí)性上都是三種方案中最強(qiáng)的一種方案，也是最好的一種網(wǎng)絡(luò)組合方式，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境非常高時(shí)安全性能也有很大的保障。

（2）解析互聯(lián)網(wǎng)固定域名連接計(jì)算機(jī)的方式。解析服務(wù)采用DNS+動(dòng)態(tài)IP的中心公網(wǎng)，動(dòng)態(tài)域名的開(kāi)通可以先由DNS服務(wù)商與客戶之間先自行簽訂協(xié)議并開(kāi)通網(wǎng)絡(luò)，DNS服務(wù)器的連接采用域名尋址，中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP由DNS服務(wù)器建立連接。這樣的方法節(jié)省了公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但是在DNA服務(wù)器的穩(wěn)定上受到了一定的限制，因此這樣的操作方式在小規(guī)模應(yīng)用中廣泛應(yīng)用。

（3）固定IP鎖定計(jì)算機(jī)的方式。此方式在運(yùn)行時(shí)十分的可靠穩(wěn)定，因?yàn)楸O(jiān)控點(diǎn)是固定的IP中心公網(wǎng)，可以直接連接到中心。

在遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)里GPRS無(wú)線通訊技術(shù)的研究具有十分廣闊的前景，通信費(fèi)用的降低和科技不斷發(fā)展所取得的進(jìn)步，增加了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中GPRS占有率。

參考文獻(xiàn)

[1]陳忠強(qiáng).Zigbee無(wú)線通訊技術(shù)在井下監(jiān)測(cè)的應(yīng)用研究[D].中南大學(xué)，2009.

[2]吳鳴.無(wú)線通訊技術(shù)在工業(yè)控制中的價(jià)值和應(yīng)用[J].梅山科技，2007，03：53-55.

[3]李志丹.基于無(wú)線通訊技術(shù)的管網(wǎng)疊壓裝置集散監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].天津大學(xué)，2007.

[4]周軍領(lǐng).無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展與改進(jìn)[J].信息通信，2013， 07：250-251.

[5]宋海波.基于RF無(wú)線射頻芯片的通信技術(shù)在分布式網(wǎng)絡(luò)傳感器中的應(yīng)用[D].吉林大學(xué)，2006.