基于GPRS通讯的抽油机群网络监控系统的研究

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GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称,其具有“高速传输”和“永远在线”等优点,特别适用于数据传输时间不连续、突发性强的场合。而在油田上,为了保证抽油机工作在正常状态,需要掌握整个抽油机群的电能消耗及各种诸如电压电流等参数,依靠人工来读取参数,存在着投入人力大、效率低、检测周期长、易发生失误等诸多问题。因此,迫切需要一种快速、准确、易用以及成本低的解决方案来代替人力寻检的方式。本文采用GPRS无线数据通讯技术、微控制器和监控主机三者相结合的方法,对基于GPRS通讯的抽油机群网络监控系统进行了设计与研究。本文设计了一整套以PIC16F74微控制器为核心的基于GPRS通讯的监控方案,它集数据采集、处理、存储、传输等功能于一身,并能够最大限度的保证系统的可靠工作。系统对抽油机电压、电流、有功、无功功率等信号进行采样和处理,这其中包括信号的采集、滤波、A/D转换等处理环节。滤波方面,设计了适用于单片机的IIR巴特沃斯型数字滤波器,最大限度的滤除高频干扰。处理后的数据,经过物理层GPRS模块的处理,发送到GPRS网络上。经过GPRS网关,将数据发送到连接在互联网上的监控主机。此系统所采用的通讯模块为西门子公司的MC35终端模块。在此基础上,本文着重阐述了系统各个层次上的设计,包括数据链路层、传输层和网络层上的设计方案,完成了各个层协议的选择、PPP协议数据报的解析和状态机的精简设计,实现了UDP/IP通讯。本文针对传统GPRS模块无法与监控主机实现双向通信的弊端,还提出了一种使监控主机能够主动发起连接请求的方法,并经过实验验证其可行性。最后,本文对整个系统的可靠性进行了分析,分别对UDP协议的可靠性保证、系统发生故障的可靠性保证和噪声干扰的可靠性保证提出了具体的设计方案和解决办法,从而使系统在各种情况下都能可靠运行。软件方面,开发了一套基于Visual Basic编程语言的软件系统,界面友好,能够随时显示抽油机当时数据、最新数据、日数据和月数据。论文完成了系统的软、硬件的开发,并经过多次调试和实验,已在油田电讯总站应用,证明系统能够满足监控系统所要求的技术指标。
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