（电力系统及其自动化专业论文）电力系统基于gprs的无线集抄系统研究与应用.pdf

a b s t l t a c t 鬻i t h专h ep r o g r e s s i v ed e ￥e 王o p m e n t8 n d8 p l i c 8 t i o no f g p r s警i r e l e s s c o 啪u n i c a t i o n sa n do t h e rm o d e r nt e c h n o l o g y ， w i r e l e s sc o 砌u n i c a t i o n sn e t w o r k r e l i 8 b i l i t ya n de f f i c i e n c yh a sb e e n臂i d e l yr e c o g n i z e db ys o c i e t y 。e n e r g y m e a s u r e m e n ta n da u t o 船a t i o no fp o 霄e r 妇r k e t i n ga u t o m a t i o ni sa f li n l p o r t a n te l e m e n t ， e l e c t r i c i t yc u s t o m e r sm e t e r i n g1 i a t at h r o u g hr e m o t ea r m s ( a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g s y s t e 妨 a u t o 嚣l a t i ct r 8 n s 掰i s s i o n 鑫n dm a n 8 9 e 翔e n ta e c o 驻n 专i n g ， 轰tt 薹es a 球et i 难e c o n s u m p t i o no fe l e c t r i c i t yc u s t o m e r st om o n i t o ra n a l y 8 i sf o rp o r e rm a r k e t i n g 矗u t o l l l 8 专i o nt op r o ￥i d et 主建l e 王y 鑫n d 毽e 娃r a t ed a 专鑫b 8 s e ，矗珏t o 蠡 8 t e di 耱t e r 嚣e 8 纛i n gt h i s m a n a g e m e n ts y 8 t e mi sw i d e l yu s e di np o w e re n t e r p r i s eh i a r k e t i n ga u t o m a t i o na n d e l e e t r i c i t ym a n a g e m e n ta e e o u n t i n gm a j o re l 主e n t s ，i tw i l lr e l ) r e s e n tt h ea u t o m a t i e m e t e rr e a d i n gt e c h n 0 1 0 9 yd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no ft h en e wt r e n d t h i sp a p e r i n t r o d u c e sac o 删u n i c a t i o n sn e t w o r kb a s e d o ng p r sp o w e rm o n i t o r i n gs y s 七e m d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no ft h et h e o r y ， t h i ss y s t e mi s 硼n d eu po ff o u rp a r t s ：d a t ag a t h e r i n g ， d a t ac o 嗍u n i c a t i o n ， 妇t ap r o c e s s i n ga n 8 l y s i s8 n de o n t ! o 王。t h 至ss y s t e 热臻a k e s 珏s eo fs e v e r a 王撙e 8 n s ，s 聪c h a st h es m so fg p r sn e t w o r k tv o i c ec h a n n e l 。e t c t or e a l i z et h e f o u rd i s t a n t ”差b n e t i o 驻o ft b ep o 鬻e rs y s t e 魏嚣l i s $ y s t e 瓣e 秘a c e e p 专a 珏dr e c 。r dt h e 疼谗s e ￥o 圭t a g e ， e l e c t r i cc u r r e n t ， a c t i v ep o w e r ，r e a c t i v ep o w e r 。 p o w e rf a c t o r ， t h et i m eo f v o 王t a g ee x e e e d i n gt h el i 孺i t ， n e tl o s ss t a t i s t i eo ft h el o c 8 圭ee q u i p 珥e n t 。i tc l ￥n 8 1 s oi n s p e c t m dc o n t r o lt h es w i t c h ，a l a r mt h ee x c e e d e dv o l t a g ea n de l e c t r i c c u r r e n t ，c a l c u l a t et h en e tl o s s t h i sa r t i c l e 硼衄i n l yi n t r o d u c e st h ec o m p o s i t i o n o ft h e n i t o r i n gs y s t 朗，g p r sc o 嘲u n i e a t i o n d u l e ，c o “黜n i c 雏i o nd 瞻( d y n a l l l i e 1 i n k1 i b r a r y )o fb a c k s t a g es u p p o r t e ri n t e r f a c ea n dg p r sb a c k s t a g es u p p o r t e r s o t w 8 r eo f 糖o n i t o r i 辩gs y s t e 瓣a 珏df l e l d8 p p l 主c a t i o n 。 t h es y s t e ma l s oc o n s i d e ran a t i o n a lc o 咖u n i c a t i o n ss t a t u t ea n dt h es t a t u t e o fe n t e r w i s e s ，零b eh i s t o r i c 8 ld 8 专蕊a s ee nb ey i s i t e db ys o 璜e 瓤i n do ft o o 王ss u c h a se x c e l ， f o x p r od i r e c t l yw i t ho d b c( o p e nd a t a b a s ei 8j o i n e d ) b a c k s t a g e s u p p o r t e r sm a n a g e m e n ts o f t 并a r ei sd e s i g n e do n 带i n d d w s9 xs o f t w a r ep l a t f o r m - ， l 珏 b a c k s t a g es u p p o r t e rm a n a g e m e n ts o f t w a r et r a n s f e r st h ef u n c t i o no fd l 上( d y n a m i c l i n k 王i b r a r y t of 主n i s hv 甚l r 主o n sk i n d so fd a t ag a t h e ra n dc o n t ! o 王t h ef 韬n e t i o n i ta l s oh a 8o t h e rf u n c t i o n ss u c ha sa u t h o r i t ym a n a g e m e n t ，d a t ai n q u i r y ，c u r v e d r a w i n g ，t y p i n gt h er e p o r ta n d8 0o n 冀i t ht bd e ￥e 王。灏e n to f 翮t o l l l a t i et e c h n o l o g y ，e o 撙p u t e rt e e h 王o g y8 n di l t e c h n o l o g y ， t h ec o s tw i l lb e1 0 w e r t h ec o 删u n i c a t i o nw i l lb em o r er e l i a b l eb y t h eu s eo f6 p r sp u b l i cn e t w o r kt oc a r r y i n go nr e m o t ed 8 t 8t r a n s m i s s i o n t h e 搬o n i t o r i n gs y s t 嘲b 8 s e do ng 拣s w i l 王h a v e8 黝r e 篇i d e l y8 p p l i e 8 t i o n sa n d i n c r e a s i n g l yp e r f e c t 【薮e y 鬻o r d s 】 p a 滞e rs y s t e mg r s e o 氆瞰u n i e a t i o nn e t 群o r k s u p e r ￥i s o r ya n d c o n t r o ls y s t e ma u t o m a t i cm e t e r 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：翻壅 日 论文作者签名：型垒 日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：名目兰象导师签名：型茎日期：哩! 墅3 璺 第一章前言 1 1 概述 移动数据无线通信网络的发展为实现基于无线公网的分散式电能表电能量自 动远程管理提供了技术上的可行性，而g p r s c d 姒g 嘶是实现移动数据无线通信的 典型网络，目前进入了稳定的成熟时期，因此研究开发基于g p r s c d m a g s m 远传接 口的远程自动抄收系统a 跚s ( a u t o 陋t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e m ) 并使之趋于完善， 已经成为众多生产厂商以及开发研究单位关注的重点。新的需求需要将电力客户的 电能计量数据通过a r m s 即时传输并进行自动核算管理，同时对电力客户的用电状 况进行监测分析，为电力营销自动化提供及时准确的基础数据，这种自动抄表管理 系统正广泛的应用于电力企业的营销自动化建设和电力大客户的管理核算中，它将 代表着自动抄表技术发展与应用的新趋势“1 近几年里，g p r s 在国内得到了一个较快的发展。在这种情况下，中国移动推出 了g p r s ，联通同时也推出了c d m a ，它们都能为用户提供足够的传输速率，而且能 够实现终端的“永远在线”，基本满足了人们的移动应用要求。 g p r s g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ，通用分组无线业务是在g s m 系统基础 上发展起来的分组交换数据承载和传输业务，提供端到端的、广域的无线i p 连接。 g p r s 充分地利用无线共享信道，实现数据终端的高速、远程接入。作为现有g s m 网络向第三代移动通信演变的过渡技术( 2 5 g ) ，g p r s 在许多方面都具有显著的优 势。另外所有新技术的网络产品和服务都是向下兼容的，也就是说，即使第三代网 络已经存在，g p r s 由于网络成本、市场渐进性的原因还将会被使用很长一段时间。 随着自动化技术、计算机技术和i t 技术的发展，利用g p r s 公共网络方式进行远距 离数据传送的成本会越来越低，通信也更加可靠，其将会广泛的推广应用并日臻完 善。特别是在新农村、新电力的农电管理工作中，将有助于抄核收工作的切实到位， 减少供求矛盾，提高供电企业的优质服务水平脚。 1 2 本文主要工作 本文介绍了一种基于g p r s 网络通信的电力监控系统的理论开发及应用。包括 g p r s 监控系统的构成，监控系统的通信动态连接库的开发，监控系统的后台管理软 件等。并在既有的管理模块的基础上做了以下几方面的工作： 研究包括了t c s 和m c 3 5g p r s 监控模块应用程序开发；并带有t c s 和m c 3 5 的诊断模块，加强了对t c s 和m c 3 5 的测试、诊断、设置功能： 系统可抄收现场设备的各相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、 电压越上、下限时间、累计电量等，具有开关量状态监测、控制、电压越限报警、 电流越限报警、网损计算统计等在线检测功能。重点加强了对监控主站管理软件的 报表分析功能。 p r s 监控的动态连接库的开发，用于该模块提供通用的函数库接口，其它程 序可直接调用，该应用程序完全取代超级终端的功能；监控的后台管理软件人性化 功能的开发。 结合冠县供电公司g p r s 的实际应用情况，对该系统在实际运行中取得的效 益进行了比对分析。并根据实际需要对上面几个方面的程序提出了改进。 第二章系统设计 2 1 设计原则 1 扩展性 ( 1 ) 支持并能动态扩展多种表计规约，如部颁d l l y 6 4 5 规约、浙江规约等。 ( 2 ) 从居民集抄系统向大用户系统、变电站监控系统扩展。 ( 3 ) 通信方式的扩展，由电话线、以太网的方式扩展到支持短消息、g p r s ( 4 ) 系统处理能力的扩展，支持软硬件的分布处理，负载均衡。 2 安全性、可靠性 ( 1 ) 通信链路的安全，主要是加密。 ( 2 ) 数据库的安全，主要是权限管理和数据备份。 由于面对的是用户的关键数据，因此必须重视安全问题，系统需在合适阶段集成 防火墙、增加用户权限管理、定期备份数据等，数据在传送过程中需使用软件加 密算法。 3 成本控制 ( 1 ) 尽量使用成熟的、通用的技术实现系统，降低软硬件投入及人力成本。 ( 2 ) 充分利用网络信道容量，减少一次抄表的费用。 基于以上设计原则，本系统采用下面的设计方案。 2 2 系统总体框架 2 2 1 系统构成 整个系统由以下几部分构成，下面分别介绍各个组成部分： 1 采集器 内置g p r s 无线m o d e m ，向下通过r s 一4 8 5 口与电表进行参数设置和电量读取，向 上通过g p r s 无线m o d e m 与抄表主机进行数据通信。 2 g p r s 无线m o d e m 采用带t c p i p 协议处理功能的g p r s 无线m o d e m ，既支持短消息收发模式，又支 持g p r s 数据传输模式。是主要的通信模块。 3 监控中心( 或称抄表主机) 一台与i n t e r n e t 网络相连的计算机，通过s o c k e t 网络接口与采集器进行g p r s 数据传输，同时监控中心端装有短消息模块，可以与采集器通过短消息传输数据。 4 g p r s 无线移动网络信道 g p r s 通信网络是监控中心与采集器之间数据传输的桥梁，监控中心必须借助 g p r s 无线m o d e m 拨号联入g p r s 网络，方可与采集器进行远程通信。 5 s i m 卡 g p r s 无线m o d e m 中必须插有开通带有被叫数据服务业务的s i m 卡，才能完成数 据传输的任务。s i m 卡也叫用户识别卡，其中存储着用户的数据、鉴权方法及密钥， 供g s m 系统对用户身份进行鉴别。同时，用户通过它完成与系统的连接和信息的交换。 要想连入g p r s 网络，s i m 卡必须开通g p r s 业务。由于不同的g p r s 运营商对g p r s 参 数的要求不尽相同，本系统中所涉及的参数设置只适用于中国移动的g p r s 网络。用 户在具体应用中使用的具体参数可咨询当地网络运营商。 6 多功能电能表 电能表主要是指具有r s 一4 8 5 输出接口的全电子式多功能电能表，包括威胜表、 兰吉尔表、江北表和部颁表等。符合中华人民共和国电力行业标准多功能电能表通 信规约d l t6 4 5 1 9 9 7 0 ， 2 2 2 系统的结构和原理 本课题实现的抄表系统分为三个层次。最低层次为数据采集单元，由智能电能表 构成：中间层次为抄表单元，由采集器和g p r s 无线m o d e m 构成：最高层次为数据接 收和控制单元，由同i n t e r n e t 相连接，并带有g s m 短消息收发装置的监控中心构成啄 统的核心装置一采集器是由g p r s 通信模块、t c p i p 协议模块、短消息处理模块、 电能数据采集模块组成。其中g p r s 通信模块、t c p i p 协议模块、短消息处理模块的 功能可以由一个g p r s 无线m o d e m 实现。系统总体框图见图2 一l 所示： 4 田2 1 系统总体结构枉圈 g p r s 无线m o d e m 连入g p r s 网络并和抄表主机建立连接后，抄表主机发送抄 表命令给采集器，采集器接收后通过r s - 4 8 5 总线按照三相电子式多功能电能表通信 规范与所连接的电能表进行通信，采集电能表中存储的电量数据，通过g p r s 无线 m o d c m 内置的协议处理器对数据进行处理、协议封装，然后实时发送到g s m g p r s 网络，该数据经由中国移动通信公司的网络传递到i n t e m 瓯再通过a d s l 或拨号网络 或固定网络传送到用户的控制中心该系统还可通过短消息的方式进行数据传输。当 系统信号不好、网络连接不畅通或者不在g p r s 网络覆盖区，不能进行g p r s 传输时， 采用短消息的方式，作为g p r s 数据传输的补充。另外当抄表主机的网络参数( i p 地 址或端口号) 改变，g p r s 模块无法找到抄表主机时，以短信的方式通知采集器修改 g p r s 模块的网络参数，重新建立新的连接。 2 3 系统方案设计 2 3 1 客户机服务器模式的设计实现p 4 i 目前本系统中采用g p r s 网络进行历史数据、实时数据以及报警信息的远程传 输，并采用短消息业务发送参数变化、报警信息等到监控中心作为补充。系统可按照 c s 的结构即客户机服务器的模式来设计。由于g p r s 网络工作方式是以m 地址寻 址为基础的，所以监控中心作为网络的服务器端，需指定固定的e p 和端口号，各监 测点作为客户机，只需要简单接入i m e m c t ，并具备公网分配的妒地址即可。同时，因 为g p r s 终端产品本身由网络提供商动态地分配，地址，在未进入连接待机状态时， 其本身是不具备e p 地址的。客户机即各监测点需主动向服务器发送数据，进行连接。 当连接通道建立以后，服务器和终端设备就可以双工地进行数据传输。 ( 1 ) 服务器端 服务器端程序一运行就在指定的端口进行监听，如果有客户机连接，则建立连接， 并接收客户机上传的数据。由于g p r s 网络是通过t c m p 协议来传输数据的，服务 器端采用s o c k c t 很容易实现数据传输。 ( 2 ) 客户机端 客户机一上电就按预先指定的i p 地址和端口号进行网络连接，与服务器建立通 信。客户机端需装有具有g p r s 功能的无线m o d e 札对于短消息的方式，则不需区分 服务器，客户机模式，两端是对等的，都需具备短消息的收发功能。 2 3 2 无线数据传输的两种方式 本系统的无线数据传输有两种方式： 第一种：服务器端( 抄表主机+ 短消息模块) 通过电信公司的短信服务( s m s ) ， 与客户机端( 采集+ g p r s 模块) 运用a t 命令通过串口和g p r s 网络进行数据交换。 第二种：客户通过g p r s 网络登陆互联网：首先通过a t 命令对模块进行设置，然后 拨号连接p p p 服务器，在线的客户机与服务器端同样在线的抄表主机通过s o c k e t 即可 进行数据交换。 2 4 系统关键技术 1 g p r s 模块同具有动态i p 监控中心的通信 6 由于g p r s 通信是通过i p 地址寻址，所以实现通信前必须先确定对方的i p 地址和端 口号。当监控中心采用动态i p 时，每次i p 变化后，监控中心无法和g p r s 模块建立连接， 为了解决动态i p 的问题，本系统在监控中心端增加了一个短信消息装置，将变化的i p 地址以短信的方式发送给采集器，从保持连接的通畅。 2 数据实现t c p i p 协议封装 用户数据是通过g p r s 移动装置连入i n t e r n e t 网来传输数据。而数据在i n t e r n e t 网络上传输必须符合t c p i p 协议，所以用户数据送到i n t e r n e t 网前先要封装为 t c p i p 数据包。如何进行t c p i p 协议封装就成为g p r s 通信的一个关键问题。本系统是 通过选择自带t c p i p 协议处理功能的g p r s 模块来解决这个问题，在保证功能实现的 前提下极大的降低了系统的开发成本。 3 抄表通讯协议的设计 抄表通讯协议的设计也是本系统实现通信的一个关键部分。针对本系统支持短消 息、g p r s 的特点。设计了应用层的通讯规约，通过通讯规约的合理设计屏蔽了通信方 式的差异，实现了链路无关性。 4 采用特定编码提高网络信道的利用率 因为短消息本身最多只能传送1 6 0 个字符，抄表的数据量相对于短消息的容量较 大，所以为了最大限度利用资源，我们在数据打包的时候采取了g s m 7 b i t 编码方式， 并采取了特定的预编码，使得一条短信可以携带更多数据信息。 第兰章g p r s 系统简介 3 1g p l 塔系统概述1 2 1 1 5 l g 豫s 是通蘑分缀无线业务( 融黼f a lp a c k e t 黜i d i os e r v i 嘲的英文简称，是在现 有的0 s m 系统上发展出来的一种新的分组数搬承载业务。g p r s 与g s m 语音的根 本区别憋，g s m 的蒸础是电路交换，g p r s 豹基础是分组交换。 g p r s 系统以萋姑形式覆盖服务缝域，l 鬟分组交换静方式进行无线数据传输。 其基本原理：按一定规则，把一熬份数据报文分割成若干定长的数据段，并给每一 数据段加上收、发终端地址及其它控制售息，以“分组”为攀佼在移动通镕掰上进行 传输，统称数据包。系统按照一定的寻址协议为服务区内的每今用户提供理论峰值 达1 7 1 2 k b p s 的数据信道。数据觎可以与话音同时传送而甄不干扰。g p r s 在数据 业务豹承载帮支持上具有菲鬻明照鲍优势：更蠢效豹剩用无线网络信道资源。因此， g p r s 将刹适用于间断的、突发橼豹或频繁的、少量的数疆传输，也适用于偶尔的 大数据髓传输。现禚，全国绝大部分都城市开j 黢o p r s 业务，这一特点服适合电力 需求侧用电管理数攒采集系统，像疆工业大髑户的考核与电费抄收系统、配电变压 器的簸测系统、居民台区线损静篱理系统的应用。 3 2g p r s 的特点1 2 】【6 l 禳瓣募来戆g s 弑豹拨号方式懿毫蕤交换数据传送方式，g p 冀s 豹势缀交换技零， 具有“寅时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“旖速传输”、“自如切换”的优点。 1 ) 寅时在线 “安瓣在线”，嚣耀产蘧嚣重每瓣络保持联系。举令燕予，鬻户谚瓣夏联瓣涎，手 机就在光线信道上发送和接受数据，就算没有数据传送，手机还一直与网络保持联接， 不但可以幽用户侧发起数据传输，还可以从网络侧随时启动p u s h 类业务，不像普通 拨号土嬲那群数线嚣还褥重瑟拨譬才能上舞。 2 ) 按量计费 用户可以一直谯线，按照用户接收和发邀数据包的数嫩爿乏收取费用，没有数据 滚量黪传递露，矮帮傻挂在鼹纛，迄是不浚赞豹。 8 3 ) 快捷登录 g p r s 的用户一开机，就始终附着在g p r s 网络上，每次使用时只需一个激活 的过程，一般只需l 3 秒的时间马上就能登录至互联网，而固定拨号方式接入互联网 需要拨号、验证用户名密码、登录服务器等过程，至少需要8 l o 秒甚至更长的时间。 4 ) 高速传输 g p r s 采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达1 7 1 2 k b s ，但实际 速度受到编码的限制和手机终端的限制，可能会有所不同。电路交换数据业务，速率 为每秒9 6 k 比特，因此电路交换数据业务( 简称c s d ) 与g p r s 的关系就像是9 6 k m o d e m 和3 3 6 k 、5 6 k 的m o d e l 的区别一样。 5 ) 自如切换 g p r s 还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。也就是说用 户在用移动电话上网冲浪的同时，可以接收语音电话。举个例子，原来的电话拨号上 网，接入之后就不能再打电话，也不能接电话，而g p r s 就类似于固定电话的i s d n 的概念，电话上网两不误。相对原来g s m 的拨号方式的电路交换数据传送方式，g p r s 是分组交换技术，具有“高速”和“永远在线”的优点。 3 2 1 与g s m 比较g p r s 的优势 g p r s 是在g s m 基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。与原有 的g s m 比较，g p r s 在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：更有效地利用 无线网络信道资源，特别适合突发性、频繁的小流量数据传输；支持的数据传输的 速率更高，理论峰值达1 7 1 2 k b p s ；计费方式更加灵活，可以支持按数据流量来进 行计费；g p r s 还能支持在进行数据传输的同时进行语音通话等等“1 。 3 2 2g p r s 的安全可靠性和抗干扰能力 g p r s 网络在空中的全程通信中采用分组加密和矢量压缩处理，正反向通道密钥 不对称，数据终端每激活一次，移动数据中心自动核对密钥，并更换密钥一次，密 钥由数据中心随机给出，实行动态密钥管理，因此，用户的通信保密安全功能非常 强。 在进行数据传输时，g p r s 把一整份数据文件分割成若干定长的数据段，以“分 9 组”为单位在移动通信网上进行传输，在目的端重新组装恢复成完整数据文件。出 于可靠性的考虑，每一数据段都有一些附加部分，除了收发地址、动态密钥外，还 包括c r c 纠错码、奇偶检验位等。由于g p r s 网络采用跳频技术，同一报文的不同 数据段将在不同的信道和路由中非顺序传输，因此，即使截获某一数据段，也无法 获悉整个数据文件内容。为了确保中心网络的安全，通过设置通信前置机，配置网 络级的防火墙，网络的安全性将得到可靠的保证。通信前置机可设置静态路由表， 非指定a p n 或i p 地址的用户无权进入，指定的i p 地址的g p r s 终端也只允许访问 中心网络的指定数据库，不能访问中心网络的其它数据库，由此可以防止“黑客” 非法侵入，确保网络和数据库安全。 3 3t c p i p 协议1 9 l t c p i p 协议( t r a n s f e rc o n t r 0 1p r o t o c o l i n t e r n e tp r o t o c 0 1 ) 叫做传输 控制网际协议，又叫网络通信协议，这个协议是i n t e r n e t 国际互联网络 的基础。 t c p i p 是网络中使用的基本的通信协议 虽然从名字上看t c p i p 包括两个协议，传输控制协议( t c p ) 和网际 协议( i p ) ，但t c p i p 实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议。 如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而t c p 协议和i p 协议是保证数 据完整传输的两个基本的重要协议。通常说t c p i p 是i n t e r n e t 协议族， 而不单单是t c p 和i p 。 数据传输 t c p i p 协议的基本传输单位是数据包( d a t a g r a i l l ) ，t c p 协议负责把数 据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头( 就像给一封信加上信 封) ，包头上有相应的编号，以保证在数据接收端能将数据还原为原来的 格式，i p 协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据找到自己 要去的地方( 就像信封上要写明地址一样) ，如果传输过程中出现数据丢 失，数据失真等情况，t c p 协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。 总之，i p 协议保证数据的传输，t c p 协议保证数据传输的质量。 t c p i p 协议数据的传输基于t c p i p 协议的四层结构：应用层、传输 层、网络层、接口层。数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头， l o 其中的数据供接收端同一层协议使用，而在接收端，每经过一层要把用过 的包头去掉，这样来保证传输数据的格式完全一致。 t c p i p 网络的七层结构模型 网络设计者在解决网络体系结构时经常使用i s o o s i ( 国际标准化组 织开放系统互连) 七层模型，该模型每一层代表一定层次的网络功能。 最下面是物理层，它代表着进行数据转输的物理介质，换句话说，即网络 电缆。其上是数据链路层，它通过网络接口卡提供服务。最上层是应用层， 这里运行着使用网络服务的应用程序。 t c p i p 是同i s o 0 s i 模型等价的。当一个数据单元从网络应用程序 下流到网络接口卡，它通过了一列的t c p i p 模块。这其中的每一步，数 据单元都会同网络另一端对等t c p i p 模块所需的信息一起打成包。这样 当数据最终传到网卡时，它成了一个标准的以太帧( 假设物理网络是以太 网) 。而接收端的t c p i p 软件通过剥去以太网帧并将数据向上传输过 t c p i p 栈来为处于接收状态的应用程序重新恢复原始数据。 t c p i p 将许多小网联成一个大网，并在这个大网也就是i n t e r n e t 上提供应用程序所需要的相互通信的服务。 t c p i p 协议族介绍 t c p i p 协议族中包括上百个互为关联的协议，不同功能的协议分布 在不同的协议层，下面介绍几个常用协议： t e l n e t ( r e m o t el o g i n ) ：提供远程登录功能，一台计算机用户可以登 录到远程的另一台计算机上，如同在远程主机上直接操作一样； f t p ( f i l et r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) ：远程文件传输协议，允许用户将远 程主机上的文件拷贝到自己的计算机上： s m t p ( s i m p l em a i lt r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) ：简单邮政传输协议，用于 传输电子邮件； n f s ( n e t w o r kf i l es e r v e r ) ：网络文件服务器，可使多台计算机透明 地访问彼此的目录： u d p ( u s e rd a t a g r a i i lp r o t o c 0 1 ) ：用户数据包协议，它和t c p 一样位 于传输层，和i p 协议配合使用，在传输数据时省去包头，但它不能提供 数据包的重传，所以适合传输较短的文件。 3 4m o d e m 通讯模块 3 4 1t c s 模块的功能介绍f i o l l i l l t c s 是一个由自己的硬件连接外部世界并通过s m s 或g s m g p r s 的数据连线来控 制的装置。一些主板有8 个输入出端口( t c s3 5 ) ；一些有2 个输入出端口( t c s m i n i ) ；一些有图象传感器( t c s c a m ) ；一些有气象感应器( t c s a w s ) ，有些甚至有 g p s 接收器( t c s g p s ) 。然而所有这些装置都需要一张有效的s i m 卡，都需要s m s 服务中心号码，都可以连接p c 进行设定。 随着g p r s 的快速增长，t c s 芯片已经由以语音( v o i c e ) 为中心的通信器件发 展成为具有语音( v o i c e ) 、短消息( s m s ) 、数据( d a t a ) 传输以及丰富的多媒体 功能的通信器件。可满足客户和无线运营商对性能、功耗及尺寸的高要求，同时还 能提供强大的安全性能。本文以具有8 个输入出端口( t c s3 5 ) 的t c s 系统为例， 阐述其在电力系统中的应用。 t c s 的命令分s m s 命令和联机命令两大部分。s m s 命令是通过手机或t c s 系统 本身以发送短消息的形式对其进行设置。t c s 系统的大部分功能均可以通过s m s 命 令来设置，还有一些基本功能需要通过用r s 2 3 2 或r s 4 8 5 连接t c s 和p c 机，通过 联机命令来设置。使用t c s 前首先需要插入s i m 卡。然后打开t c s 电源，等待几秒 钟，t c s 注册上网络后，就可以工作了。 t c s 的s m s 命令是通过发送短消息的方式对t c s 进行设置，s m s 命令应注意： 发送任何s m s 命令必须以# 开始，所有命令必须用大写英文字母； p w d 命令：发送的第一个命令必须是p w d ，这是口令。为了不同级别的人 操作，该系统设有二个层次的口令：行政人员口令和使用者口令； s c a 命令：为了能够发送及接收s m s ，系统必须要有一个有效的服务中心 号码( s c a ) 。这是s m s 服务中心号码，移动通信公司提供给用户。系统 将信息首先发送到短信息服务中心，然后再由该中心转发到目的地； s c t 命令：是将t c s 的时间和系统时间同步； n c r r 命令：上述命令发出几秒钟后会收到一则信息，确定发出的命令是否 被确认或有任何错误。如果不想收到确认信息，可在命令字符的最后加上 # n o a 。 2 t c s 的联机命令是用户用r s 2 3 2 或r s 4 8 5 连接t c s 与p c 后，用w i n d o w s 9 8 或 w i n d 叫s 2 0 0 0 下的超级终端通过串口通信对t c s 进行设置。 m e n u 显示菜单命令：显示t c s 的系统菜单，用户可以选择不同的菜单项 对t c s 进行各种设置； s m s 发送短消息命令：输入该命令后t c s 系统要求输入发送的目标号、发 送短消息的内容，回车确认后，短消息即发送； r d m s g 读取短消息命令：当t c s 收到短消息后，会通过r s 2 3 2 或r s 4 8 5 串 行口发送给计算机# r s m 标志，发送r d 册s g 命令即可把短消息读出。t c s 系统的短消息一旦读出，就不再保存在它的存储区中。 3 4 2m c 3 5 t 功能介绍1 1 2 l i l 3 l m c 3 5 t 是西门子公司的一个用于快速开发的解决方案。标准的工业接口。支持 双频网络并且集成了s i m 卡使它成为一个能应用于移动计算和多媒体领域的理想 g p r s 终端。作为一个终端产品，它内置了m c 3 5 模块，具有：永久在线功能、快速 数据接入及高速数据传输等优点。 m c 3 5 t 功能特点如下： 双频：e g s 姻o o 和g s m l 8 0 0 ： 采用g p r s 分时复用的c 1 a s s8 的标准； 小巧、轻薄的设计： 支持数据、语音、短信息和传真； 提供s i m 应用工具箱； 便于集成；图3 1m c 3 5 t 图片 采用电路交换方式的最大传送速率1 4 4 k b p s 在网络技术迅猛发展的今天，随着网络功能的日渐完善，g p r s 技术优势将得到 更大的发挥。无论是远程监控还是无线p 0 s 终端，婀3 5 t 在工业与民用等诸多领域 正在得到日益广泛的应用。 1 ) t z ，回车 恢复己保存的配置文件，用于检测p c 机与m c 3 5 t 的通信。如果无应答，则 通信不正常。 应答为：a t z “o k ”或“e r r o r ”。 2 ) t + c s c ? 回车 检查短消息服务中心的号码是否存在于s i m 卡上。 应答为：+ c s c a ：“+ 8 6 1 3 x x x x x x x x x ”“o k ”或“e r r o r ”。 3 ) t + 傩g f - 1 回车 设置m c 3 5 t 工作于t e x t 模式。 应答为：+ c m g f “o k ”或“e r r o r ”。 4 ) - c 3 5 t 有关s _ s 的命令 s m s 发送 发送a t + c m g s = “监控主机号码”，回车 等待3 5 t 应答“ ”后，向m c 3 5 t 发送文本，并以( c t r l + z ) 结束。 例如：监控主机号码为：1 3 8 0 2 5 6 8 8 8 8 国标的指令为：6 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 8 0 1 0 2 4 3 c 3 d 9 1 6 a t + c m g s = “1 3 8 0 2 5 6 8 8 8 8 ”。回车 6 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 8 0 1 0 2 4 3 c 3 d 9 1 6 + ( c t r l + z ) 应答为：“o k ”或“e r r o r ”。 s m s 查询 查询单条s m s 发送a t + c m g r = i n d e x ，回车 应答为：“o k ”或“e r r o r ” 查询所有s m s 发送a t + c 惦l = “a l l ”，回车 应答为：“o k ”或“e r r o r ” s m s 删除 发送a t + c m g d = i n d e x ，回车 应答为：“0 k ”或“e r r o r ”。 5 ) _ c 3 5 t 的数据命令与语音命令 a t d + 电话号码+ ；，回车 加上分号码，即为语音拨号，呼叫成功返回o k ，不加分号为数据呼叫，呼 叫成功返回c o n n e c t x x x x ( x x x x 为波特率) ，表明数据链路已建立，呼叫方和 被叫方可以在该链路上进行数据传输。 3 a 3e p 系列功能特点及指令操作1 4 l 童海毅热智笺设备裔黻公司拜发著接懑鹃器系剜嵇襄s 光线麓o d e 难，主要瀵蹩 客户对无线数据业务的需求，为远程数据通信、语音传输、短消息发送提供无线接 口。用户可以利用该系列产品，通过基于全球通g s m 网络的终端撩入设备，无线接 入i n t e r n e t ，实现网络的飘连互通。产品支持9 0 0 1 8 0 0g s m g p r s 系统，性价比高， 逶嫠赞瘸僬廉，霹为g p 然终壤强户节约六豢成本，是专门隽弦娩瘸户嚣震无线数 据应桶歼发的无线数据邋绩产品，其功9 2 特点有： 支持语音和短消息传输： 话音清晰，支持增强型全速率语凿编码； 支持中、英文筑瀵怠； 支籍s s 鹾9 0 0 1 8 0 0 溅z 双频工终模式； 支持p h a s e2 2 + 协议； 支持较完善的a t 命令； 支持3 vs i m 卡； 簿合辩要求黪企羼薮燕麦； 工业级设计，外形小巧，类议名片 采用高可靠d c d c 设计，可长期连续工作，抗干扰能力强。 功能使用指令 1 ) 收发( s 麓s ) 嫒傣功缝 在鞠轻方式下发送英文短售惠 a t 指令格式： a t + c m g s = ：骚务孛，憋缝 ：传送协议数据单元 图3 2 程序指令示例 示例( 向1 3 9 1 1 0 8 2 4 1 1 发送英文短信息t e s t ，一表示空格符，参阅 上图) ： a t + c 惦s = 2 0 0 8 9 l6 8 3 1 0 8 1 0 0 0 0 5 p 0l l 删l6 8 3 1 1 9 0 1 2 8 1 4 f l0 0 0 0 0 5 d 4 e 2 9 4 0 0 2 0 8 = t o n n p i 加s c a 的长度( 按字节计) 9 1 = t o n n p i 6 8 3 1 0 8 1 0 0 0 0 5 f o = s c a 此例中为北京短信息服务中心号码：8 6 1 3 8 0 0 1 0 0 5 0 0 ( 编码方式：每二位取反，奇数位补f ) l l = 8b i t sm t i ，r d ，v p f ，s r r ，u d h i ，r p ，删s ，s r i o o = m rm