摘要：本文介紹了GPRS/CDMA無線網路的工作原理，針對其傳輸特點，設計出基於GPRS/CDMA無線網路遠端資料採集系統， 並介紹了控制軟體的開發思路和實現過程。實踐證明，先進的無線通訊技術為工業現場線上監測提供了極大的便利，有效解決了傳統傳輸方式的弊端，提高了線上監測系統的功能和執行效率。
關鍵詞：GPRS/CDMA;線上監測系統;系統模式; 軟體開發
1、引言
資料採集(Data AcquiSition)是獲取資訊的基本手段。資料採集技術作為資訊科學的一個重要分支， 是以感測器、訊號測量與處理、微型計算機等技術為基礎而形成的一門綜合應用技術[i]。而藉助無線傳輸手段的遠端資料採集系統，與傳統的資料採集系統相比，具有不受地理環境、氣候、時間的影響等優勢，更具有工程造價和人力資源成本低，傳輸資料不受地域的影響，可靠性高，免維護等優點。通訊、計算機等技術的飛速發展，特別是遠端傳輸手段的多元化和技術水平的提高， 使遠端資料採集技術有了廣泛的應用。
2、系統結構組成基於GPRS/CDMA無線網路的遠端資料採集系統由工業現場資料採集系統、無線網路通訊系統、監控中心等組成(如圖1)。工業現場資料採集系統利用各類感測器對現場監測點進行監測， 感測器輸出訊號經現場資料採集模組處理後， 由無線傳輸模組(GPRS/CDMA模組)依次進行TCP封裝一IP封裝一PPP封裝，然後將資料傳送~flGPRS/CDMA網路，通過路由和閘道器， 最後經由Internet網路以TCP/IP傳輸協議送到監控中心繫結公網固定IP的路由伺服器上， 通過區域網內NAT埠對映技術將其對映到資料中心伺服器上。監控中心通過控制管理軟體對傳送過來的資料實行統一的控制管理，監控中心也可以向工業現場資料採集站點發送各種指令來控制監測點的執行。
3、GPRS/CDMA無線網路的工作原理GPRS是在現有的GSM網路基礎上疊加的一個新的網路，能給使用者提供端到端的、廣域的無線IP連線，是一種無線高速資料傳輸技術。它以分組交換技術為基礎，使用者通過GPRS可以在移動狀態下使用各種高速資料業務，包括收發E—mail、進行Internet瀏覽、即時聊天等。
CDMA技術原理是基於擴頻技術， 即將需傳送的具有一定訊號頻寬資訊資料， 用一個頻寬遠大於訊號頻寬的高速偽隨機碼進行調製，使原資料訊號的頻寬被擴充套件，再經載波調製併發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的頻寬訊號作相關處理，把寬頻訊號還原成原資訊資料的窄帶訊號即解擴， 以實現資料傳輸[2]。
GPRS/CDMA資料無線傳輸相對於傳統的遠端資料傳輸方案具有如下優點[3]：① 永遠線上：客戶端不需要像傳統撥號上網(PSTN)那樣，斷線後需重新撥號，才能線上。客戶端隨時部與網路保持聯絡， 即使沒有資料傳送時，客戶始終與網路之保持連線;② 快速登入：GPRS / CDMA 的網路登陸時間很快，無線終端一開機，就已經與網路建立了連線。每次登入Internet只需要一個啟用過程， 一般僅需1～3S： ③ 按量收費：GPRS/CDMA網路按照客戶接收和傳送資料包的流量收取費用， 沒有資料流量傳遞時， 客戶即使線上也不收費。④ 組網簡單、迅速、靈活：
GPRS/CDMA無線DDN系統可以通過Internet網路隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動資料通訊專用網路， 為客戶提供接入便利， 節省接入投資。GPRS/CDMA資料無線傳輸的'以上特點使之非常適合於連續、實時監測資料的無線傳輸。
無線網路硬體系統主要由資料採集端和GPR S/CDMAD T U ( D a t aTerminalUnit，資料傳輸終端) 組成[4]。首先，資料採集終端通過GPRS/CDMA DTU與當地GSM/CDMA基站中的GPRS/CDMA 1x,lk務節點進行無線通訊，並進入GPRS/CDMA網路， 然後通過GPRS/CDMA閘道器與網際網路進行資料互動， 如圖2所示。
在實際通訊中， 系統設計需要分層考慮，DTU既要完成資料加工和協議載入， 如資料的打包和分包，又要完成物理層、資料鏈路層、網路層和傳輸層4層網路協議，如圖3所示。
4、系統軟體設計與實現
遠端控制中心與現場主站的通訊需要設計相應的控制軟體，主要功能是實現接受和傳送TCP協議的IP， 以實現與GPRS/CDMA DTU的IP協議相互通訊，完成工業現場資料採集系統與監控中心的資料交換[5]。軟體的設計基於Microsoft公司的Visua] c++平臺， 採用Vi sua] c++開發平臺，具有程式設計簡潔、程式整合度高的特點，可以充分利用其介面設計工具，迅速完成各種功能的圖形介面設計，得到美觀清楚的介面：能充分利用系統的資源，有利於對大量資料、影象進行處理：易於維護的功能模組，加快了研製速度：採用事件驅動方式，程式碼不是自上向下執行，而是在響應不同的事件執行不同的程式碼片段，事件可由使用者操作發生，也可由作業系統和其他應用程式的訊息觸發，甚至由應用程式本身的訊息觸發。這有利於在工控程式中對工業過程動畫和實時資訊的處理， 並能在任何時候對外部工控物件觸發的緊急事件做出反應：
另外使用其自帶封裝好的通訊控制元件，也極大簡化了通訊功能模組的程式設計。
在visua] C¨ 開發平臺上，通過呼叫MFC類中的casyncsocket套接字類， 實現Socket程式設計。其主要通過建立兩種Socket 類來實現， 即Socket(CListenSocket)和資料接收與處理Socket類(CServerSocket )[6]
ELi StenSocket定時相應的埠， 接收DTU的連線請求， 建立一個Socket執行緒並完成TCP鏈路的建立與維護，配合資料庫技術實現資料接收、儲存及監控等功能，然後把原始套接字放回狀態繼續。CServerSocket負責資料接收、處理和命令傳送。網路通訊服務子系統的資料收發子程式流程如圖4。
在遠端監控中心，資料在資料中心伺服器上通過資料處理及伺服入庫程式自動進入後臺的資料庫。資料處理與管理系統對採集到的原始資料進行預處理，儲存、管理監測點、原始資料等基礎資訊和各種型別的監測資料。無線採集系統執行在遠端監控中心的伺服器上，長期保持線上採集。
5、結語
基於GPRS/CDMA無線網路的遠端資料採集系統採用公用的行動通訊網路，通訊可靠，投資少，可以實現無線遠端監控，有效彌補了因地理環境限制等因素造成工業現場不能組網而導致無法進行實時監測這一缺點，隨著3G技術的應用，GPRS/CDMA無線網路將擺脫傳輸資料量小這一瓶頸，在實際應用中發揮更大的作用。
參考文獻：
[1】沈蘭蓀。高速資料採集系統原理與應用[M].北京：人民郵電出版社，1 995：10-1 5
[2] 黃志強，韓月霞。基於GPRS Internet的城市路燈遠端監控實現[J].微計算機資訊，2007，(1)：50—52
[3] 張京江，江武鵬，張朝林，王迎春。GPRS/ CDMA 無線通訊技術在GPS資料傳輸中的應用【J】。 氣象科技，2007，35(1)：1 39—1“42.