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(0，10~31)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(0，1)，则可以继续；若返回(0，0)，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