基于MSP430单片机阀室数据远传系统

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1、基于MSP430单片机的阀室远程采集监控终端一、引言油气长输管线是我国能源的主动脉，油气长输管线安全运行与经济生产和国民生活息息相关。但长输管线工作环境恶劣，地质灾害及人为破坏等时有发生，怎样把分布在数千公里管线上的线路截断阀室运行的相关数据传送到调控中心一直是个难题。GPRS/CDMA无线数据通信是如今广泛使用的两种通用通信方式。采用GPRS/CDMA无线通信方案，依靠现成的GPRS/CDMA网络覆盖面积大，维护成本低，通信可靠，而且完全不受距离限制的优点。特别适合分散性的长输管线阀室数据采集。GPRS系统可

2、提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建阀室数据远程采集系统，无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。依托GPRS/GSM网络，实现对线路截断阀室远程数据采集，做到自动化、精确化。这样就可以自动、高效、及时地掌握线路截断阀室情况实现集中有效的管理。并能够给管理人员提供实时的管线运行数据，保证管线和阀室的安全平稳运行。这套系统克服了以前管理人员无法掌握普通线路截断阀室的运行情况。阀室运行数据只有派人巡检到现场才能获得。一旦管道出现问题

3、或管线设备出现故障，无法第一时间发现和定位，严重影响到管线运行的安全的弊端。解决了生产的后顾之忧。二、管线阀室数据远程采集监控系统构成2.1管线阀室数据远程采集监控系统通信原理管线阀室数据远程采集监控系统结构如图1所示，主要由三部分构成：位于阀室的阀室远程采集监控终端、网络运营商提供GPRS网络与数据远传系统管理服务器。图1:阀室数据远程采集监控系统结构图阀室远程采集监控终端位于各个阀室现场，由于移动公司的通信范围已覆盖我国的绝大部分地区，各阀室远程采集监控终端可分散地安装在各种复杂地理环境中的阀室，可不必考虑

4、线路铺设等复杂的问题。GPRS网络是现场阀室远程采集监控终端与数据远传系统管理服务器数据交换的通道。阀室远程采集监控终端与阀室内设备(如LineGuard2000)进行数据通信获取数据，并通过A/D、I/O等接口采集阀室的相关运行数据如：管道阴保电位、压力、温度、阀位、门禁状态等数据。阀室远程采集监控终端通过移动基站实时发送到GPRS网络服务商所提供的GGSN(GatewayGPRSSupportNode)服务器，GGSN分配给阀室远程采集监控终端相应的IP地址。从而实现了数据采集终端与数据远传系统管理服务器的

5、连接。APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有阀室远程采集监控终端及数据远传系统管理服务器分配移动内部固定IP。阀室远程采集监控终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。数据远传系统管理服务器

6、通过另一网口与Intranet连接到SCADA服务器，或采用232口与SCADA服务器，实现数据与SCADA系统的融合。2.1阀室远程采集监控终端的整体结构阀室远传系统如下图所示。系统由数据采集和无线传输设备为主，将数据采集后通过无线公共网络传输到后台服务器。数据的传送主要有网络和SMS（短信）两种方式。图2:无线数据传输平台构成框图网络的传送方式：系统将数据通过无线传输设备（DTU）发送到GPRS网络，再接入Internet网络。后台服务器可以在网络上接受相关数据。DTU模块支持PPP、TCP、UDP、ICM

7、P等众多复杂网络协议和SOCKET标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。可以方便的接入Internet。SMS传送方式：DTU模块同样支持SMS，当模块接入Internet不顺利时，系统可以切换到SMS传送模式。SMS发送后台还需要有一台SMS接受设备。两种传送方式可以单独使用构成系统，也可以由网络方式为主、短信方式为辅组成系统。2.1阀室远程采集监控终端的硬件电路设计阀室远程采集监控终端的设计采用“嵌入式CPU＋GPRS模块”，

8、它可以实现丰富协议接口，便于移植和向高端系统应用升级，更加便于数据采集与传输的实现。图2给出了一个无线数据采集和传输终端组成的原理参考图，以TI的高性能单片机MSP430F149为控制核心，通过将I/O口、A/D口以及串口采集到的数据经初步处理后传送给GPRS模块实现无线网络通信。图3:阀室远程采集控制单元RSU内部结构图工作原理为通过信号采集电路采集数据及RS232/485口接收到用