基于GPRS 的轨道状态远程监测系统.doc

基于GPRS的轨道状态远程监测系统崔文琪1张文斌1宋国杰2摘要：设计了基于GPRS(GeneralPacketRadioService)通用分组无线业务的轨道状态远程监测系统。详细介绍了系统的组成通过GPRS模块建立GPRS连接的过程以及通过PPP协议实现数据传送和监控的过程。该系统对于轨道状态远程监控的实现具有实际应用价值。关键词：温度；位移；远程监测；通用分组无线业务(GPRS)；数据传输地铁钢轨受温度变化而热胀冷缩由此造成的长度变化会产生巨大的温度应力作用。若钢轨应力散放控制得不好天热时可能造成胀轨跑道天冷时可能拉断钢轨。钢轨左右振动的大小对地铁运行也有很大影响振动量过大容易导致地铁偏离跑道造成事故。因此轨温监测工作非常重要。目前我国的铁路轨温、振动监测主要靠人工定点定时测量完成。由此获得的监测数据密度小难以捕捉日、月、年内的最高轨温和最低轨温；占用劳动力多、测量误差大、实时性差因此难以为地铁轨道工务作业提供及时、准确、科学的决策依据。本系统的应用对及时了解轨道温度变化情况指导和辅助轨道维护具有重要意义。远程监测的常用方式有有线网络和无线数传电台。有线网络需铺设大量线路投资大、施工费用高、可靠性差；无线数传电台需占用专用的无线通信频道且购置无线数传电台也需要较大的一次性投资。随着移动通信的不断发展和费用的迅速降低一种利用公用移动通信网络进行远程监测的方式正在逐渐受到重视。它利用专用的GSM模块成本比无线数传电台低且网络覆盖面广通信范围更宽可靠性更高。一、GPRS技术及其特点GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。其与GSM语音系统最根本的区别是GSM是一种电路交换系统而GPRS是一种分组交换系统因此GPRS特别适用于间断的、突发的或频繁的、少量的数据传输以及偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互连的应用。另外GPRS克服了电路交换速率低、资源利用率差等缺点具有以下优点：(1)可以实现资源共享频率资源利用率高；(2)数据传输速率高最高可达171.2kb/s；(3)用户永远在线接入速度快；(4)支持X.25协议和IP协议可与外部数据网互连；(5)计费合理采用流量计费。二、系统结构地铁轨道状态远程监测系统主要由智能传感器、单片机、无线收发机、以太网、计算机等组成系统结构如图1所示：如图1所示单片机轨道数据采集模块通过串口通信方式把采集到的数据经GPRS模块发送到GPRS网中监测中心通过任意方式上网就可以把数据传送到监测中心；也可以反过来把监测中心的查询命令或控制命令通过GPRS网发送到GPRS模块传送给采集模块进行操作。三、远程终端设计轨道远程监测系统以单片机系统为中心采集系统将现场的各种轨道数据通过RS-232串口传送到GPRS通信模块通过GPRS网络将数据送入因特网实现轨道参数远程传输、实时监控及异常报警。必要时还可发送短消息及时通知相关人员。远程终端的监控软件按功能可分为初始化模块、现场数据采集模块和GPRS远程通信模块。GPRS远程通信模块的主要任务是呼叫管理中心建立通信链路在需要时依次传送现场数据或事件报警信息。系统通过GPRS模块实现数据上网单片机通过一系列AT命令控制GPRS模块建立通信链路及数据上网。建立连接的主要AT命令如下。(1)AT+IPR=38400b/s设置通信波特率默认值为9600b/s；(2)AT+CGDCONT=1“IP”“CMNET”设置接入网关CMNET为移动梦网的接入网关；(3)AT+CGCLASS=“B”设置移动终端的类别B为同时监控多种业务；(4)AT+CGACT=1测试是否开通1命令激活GPRS功能如果返回OK则GPRS连接成功；如果返回ERROR则意味着GPRS失败；(5)AT+CSQ为检查信号若返回(010~31)之间的信号数字则继续；如果信号数字是99则系统重复发送AT命令不停地让模块去搜寻网络重试次数超过预定次数可定义其他方式发送错误报告；(6)AT+CGREG?若返回为(01)则可以继续；若返回(00)则返回第一步重来；(7)AT+CGREG系统循环调用GPRS网络注册命令和AT+CMEERRORGPRS相关的错误命令来检查系统状态。一般情况下当终端附着在GPRS网络上时系统将为其分配一个动态IP地址通过AT+CGRADDR命令可以得到本地IP地址然后将此地址按一定格式发送给预先设置好的数据中心IP地址和端口即可实现与中心的数据互通。四、PPP协议的实现由于GPRS是基于IP协议的数据包在主机与GPRS服务期间的传输使用的是基于IP的分组故所有的数据报