基于GPRS无线网络的流量远程监控系统

论文摘要

传统的流量计大都采用有线的方式进行数据采集,不能很好的满足流量测量中的传输距离、扩展性及建设成本的要求。随着当今Internet技术和移动通信技术的发展,GPRS技术为流量的远程监控提供了一种新的方法。本文将智能流量计与远程监控系统相结合,采用GPRS无线网络作为通信方法,提出了一种基于GPRS的流量远程监控系统的设计方案,并对系统各组成部分的软、硬件进行了具体的分析、设计与调试。该系统由数据采集终端、监控中心和移动监控终端组成。数据采集终端以51系列的单片机为控制核心,通过C51语言编程对其实现数据的采集和通信功能。首先通过传感器采集流量积算所需的差压、绝压和温度信号,再通过A/D转换器将模拟量转变为数字量,由微控制器进行处理、积算。然后将数据由GPRS无线模块发送到监控中心和移动监控终端。为进行GPRS分组数据传输,软件上实现了PPP、IP和UDP等网络协议。由于单片机的存储资源有限,在进行程序开发时采用了精简TCP/IP协议栈的思想。监控中心架设在一台具有固定IP地址的公网计算机上,软件是在Visual C++ 6.0环境下,利用标准的网络编程接口Winsock来时实现数据的采集与发送,并在此基础上实现了数据的实时监控、显示、存储查询和远程控制等功能。本文还设计了便于对现场数据的随时、随地监控的移动监控终端,硬件设备由笔记本电脑和GPRS数据传输终端组成,软件上实现了对现场数据的采集与控制。经过测试,该系统的数据采集终端能够顺利的通过GPRS模块来与监控中心和移动监控终端进行数据传输,并能够满足流量测控对传输距离、实时性、可靠性和低成本的基本要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 流量测量和远程监控系统的发展现状
• 1.1.2 远程监控系统中的有线和无线通信技术对比
• 1.2 GPRS 无线网络
• 1.2.1 GPRS 概念
• 1.2.2 GPRS 的网络结构
• 1.2.3 GPRS 在远程监控方面的优势
• 1.3 论文研究的内容及意义
• 第二章 系统的总体设计
• 2.1 GPRS 组网方案
• 2.2 系统组成及工作原理
• 2.3 槽道流量计
• 2.3.1 原理分析
• 2.3.2 理论流量公式的推导
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于GPRS 的数据传输协议
• 3.1 TCP/IP 协议的参考模型
• 3.2 PPP 协议
• 3.2.1 PPP 协议简介
• 3.2.2 PPP 数据帧格式
• 3.2.3 PPP 会话的四个阶段
• 3.3 IP 协议
• 3.4 TCP 协议
• 3.5 UDP 协议
• 3.6 本章小节
• 第四章 数据采集终端的硬件设计
• 4.1 物理信号测量
• 4.1.1 差压信号测量
• 4.1.2 绝压信号测量
• 4.1.3 温度信号测量
• 4.2 微控制器及外围电路
• 4.2.1 模/数转换
• 4.2.2 串行通信
• 4.2.3 数码管显示
• 4.2.4 键盘
• 4.2.5 日历时钟电路
• 4.2.6 看门狗复位电路
• 4.3 GPRS 模块
• 4.3.1 AT 指令
• 4.3.2 GTM900 模块简介
• 4.3.3 GPRS 数据传输终端
• 4.4 本章小节
• 第五章 系统的软件实现
• 5.1 软件开发环境
• 5.1.1 C51 编程语言
• 5.1.2 Windows 编程模式
• 5.1.3 Visual C++编程语言
• 5.2 Winsock 网络编程接口
• 5.2.1 套接字
• 5.2.2 Winsock 编程模型
• 5.2.3 Winsock API 函数
• 5.2.4 Winsock I/O 模型
• 5.3 系统的软件体系结构
• 5.4 GPRS 终端网络协议的实现
• 5.4.1 链路层PPP 协议的实现
• 5.4.2 传输层UDP 协议的实现
• 5.5 监控中心和移动监控终端软件设计
• 5.5.1 笔记本电脑上网方法
• 5.5.2 Winsock 的编程实现
• 5.5.3 应用层通信协议
• 5.5.4 软件的功能界面
• 5.6 嵌入式 Linux 系统简介
• 5.7 本章小节
• 第六章 系统实验及结果分析
• 6.1 测试平台构建
• 6.2 测试结果分析
• 第七章 全文总结及展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 进一步工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录