基于GPRS与GSM自切换的野外储罐数据监测与远程控制系统的设计

刘娜马秋环宋慧

刘娜马秋环宋慧青岛黄海学院山东青岛266427

摘要：本设计主要依托无线GPRS网络与GSM网络，完成网络的自主切换，并实现对偏远地区储运罐主要参数的采集传输及远程控制，结合所设定的报警参数，对是否报警予以判定，从而确保随时了解位于野外地区的储运罐的相关数据信息，为管理者及监管者提供可靠的依据，并为更高一级、更大范围的信息化建设提供基础信息源。

关键词：GPRSGSM监测

一、引言

位于野外的石油钻采、化工工矿等企业一般都有危险化学品储运罐，罐内储运的易燃及易爆物质较多，事故风险高，安全监测难度大。对于危险化学品存放地点和重点区域的集中监测预警关系到能不能尽早发现可能造成突发安全生产事故的隐患并采取有效的预防措施。确保随时了解位于野外地区的储运罐的相关数据信息，为管理者及监管者提供可靠的依据，并为更高一级、更大范围的信息化建设提供基础信息源。

二、系统设计方案

1.关键技术。（1）GPRS长时间不产生流量时，会导致网络中断，无法实时传送数据。在系统中设定“心跳”功能，通过单片机MCU的定时器实现，每隔一段时间向服务器发送一个TCP数据包，以保证系统的网络连接不断线。“心跳”频率应根据实际情况来设定，频率不宜过高，以免产生过高的额外流量。这样就保证无线GPRS网络不中断，实现实时数据传输。（2）如何实现无线GPRS网络无法联通时自动切换至GSM网络？在优先采用无线GPRS网络进行数据传输时，通过单片机MCU向GPRS-DTU模块发送对应的AT指令进行指定IP、指定端口号的连接，当GPRS-DTU在所设定的时间没有返回连接正常的通讯回复，单片机MCU即认为此时无线GPRS网络无法连接，自动会再次发送对应的AT指令进行GSM短信模式的数据传输。（3）如何将多种危险源自动化监测设备集成到一个处理平台中？多种危险源自动化检测设备遵循的协议和模式各不相同，有基于RS485串口通讯的模式，有模拟量通讯的模式；即使基于同一个通讯模式，各种设备遵循的协议也各不相同。计划采用分布式监控系统的设计思路与Modbus现场总线技术，对于每一路传感器单独设计，以同样的格式汇总到监控主机，对于监控主机来说只需固定的协议即可采集到所有数据。

2.系统的结构。该系统主要结构有：位于数据采集现场的数据采集控制RTU，网络运营商提供无线GPRS与GSM、Internet网络系统，主控中心系统。

3.数据采集控制RTU硬件设计。数据采集控制RTU作为监测控制系统的重要组成部分，以STC89C52处理器为控制核心，配合GPRS-DTU模块以及相关的信号采集和终端控制电路完成数据的采集，信息处理、分析计算、传输工作。硬件由STC89C52单片机系统、GPRS-DTU模块、传感器采集模块、电源模块、显示设备、外扩存储芯片等组成。

4.数据采集控制RTU软件设计。该设计主要完成单片机系统上电初始化，GPRS模块的初始化配置、建立TCP/IP连接，数据采集等程序。利用公开的Intemet网络，直接连接到公网，利用网关可以访问中心服务器，实现数据的无线定时传输。

5.主控中心系统软件的设计。在VB6.0环境下，使用Socket（）控件实现主控中心与数据采集终端的通信。（1）服务器程序必须设置好LocalPort属性，作为侦听端口，该值为可设为1025。（2）使用Listen方法进入侦听状态，等待客户机程序的连接请求。（3）客户机（数据采集模块）程序发出连接请求，使服务器程序产生ConnectionRequest事件，该事件得到一个参数requestID。（4）服务器程序用Accept方法接受客户机程序的requestID请求，这样，服务器程序就可以用SendData方法发送数据了。（5）当服务器程序接收到数据时，产生DataArrival事件，在该事件中，可以用GetData方法接收数据。（6）如果接受到Close事件，则用Close方法关闭TCP/IP连接。

三、结束语

该设计优先使用GPRS网络并能够实现与GSM自主切换网络，采用磁致伸缩液位仪、点型可燃气体探测器、火焰传感器等多种传感器，来实现对偏远地区储运罐的主要参数，如液位高度、水位高度、罐内液体温度、气体浓度、火焰报警等参数的采集传输及远程控制，并对现场进行火警、泄露等信息进行监测及传输，达到安全监测业务的数字化集中监管。

参考文献

[1]王朝辉王祥曹泽煜石油库的作用与发展[J].石油知识，2005，2：20-21。

[2]徐华董志刚解建安王亮数字化油库建设中异构数据源的整合与集成模式探讨[J].重庆工业高等专科学校学报，2005，2：53-55。

[3]吴立颖油罐信息自动化管理系统[J].工业设计，2006，35，（4）：60-61。

[4]韩飞刘信阳李生林刘兴长军队数字化油库研究[J].后勤工程学院学报，2004，2：8-11。

作者简介

刘娜（1984-），女，山东省博兴县人，青岛黄海学院，讲师，主要研究方向：控制工程与自动化工程。

资助项目：青岛黄海学院校级科研课题（项目编号：2015xjkj04）。