利用GPRS网络技术实现油田抽油机远程控制系统的设计
gprs技术是在现有的gsm系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，其最大优势在于它的数据传输速度大大提高，目前已达到了115kbps，其次gprs是按gsm标准定义的封包交换协议，可快速接入数据网络。它在移动终端和网络之间实现了“永远在线”的连接，网络容量只有在实际进行传输时在被占用，基于这些优势，gprs技术适合进行数据传输，同时由于其可靠性，可以进行远程控制的设计，本文以油田抽油机为实际应用背景，介绍基于gprs技术的开关磁阻电机调速系统远程控制的架构和具体实现。
系统整体结构
本系统是通过上位机操作系统，例如无线网络远程控制应用于油田抽油机的开关磁阻电机，控制开关磁阻电机的启动、停止、复位以及转速设定等参数，并对电机的运行状态进行采集、如电流参数、温度参数，转速信息、故障信息等，并将其返回到上位机操作系统进行分析，判断电机工作情况和下一步的控制情况，实现远程控制的目的。
本系统整体工作结构原理图如图1。
上位机操作系统
上位机操作系统是人机对话的平台，本文采用vb语言编写的可视化界面，编写了一个tcp/ip超级终端，实现了tcp/ip服务器端的功能，这是socket的一个简单应用。由于每次gprs拨号，系统端获得的ip地址都一样，而pc端的ip地址都不一样，而pc端的ip地址应该是固定的，因此选择pc端作为服务器端。服务器端创建后开始侦听来自网络的数据，循环等待客户端的连接，如果有客户端连接，接收到的数据会保存在缓冲器中，然后服务器端会判断是否是系统发来的数据，如果正确则显示该客户端发来的数据，同时服务器端会重新启动一个线程等待新的客户连接。
系统硬件设计
如图2所示，远程控制系统内部结构可分为系统电源、复位电路、信号采集、控制给定以及其他控制部分，这里着重介绍信号采集、gprs远程控制等部分。
本设计需要采集开关磁阻电机的运行状态，包括电流信号，电压信号等，需要进行adc变换，tlc0834是八位逐次逼近模数转换器，具有输入可配置的多通道多路器和串行输入方式，采用串行输入结构，其供电电压为5v，输入与输出与ttl，cmos电平兼容，为了节省i/o资源，采用lpc2134的一个i/o口连接到tlc0834的do端和di端，di端只在多路器寻址时被检测，而此时do端仍为高阻状态，经过一个时钟周期后，do端才开始在时钟上升沿时读出数据。
gprs远程控制系统
gprs远程控制系统是系统的核心部分，传输控制信息以及采集运行状态，是负责上位机控制系统和底层电机的联系纽带，核心部分由arm7处理器lpc2134和gprs无线通信模块mc35i构成。lpc2134与gprs通信模块mc35i的通信是通过串口通信来实现的，如图3所示，通信模块mc35i的16-23引脚数据输入/输出端标准串口的8个引脚分为dsr0、ring0、rxd0、txd0、cts0、rts0、dtr0和dcd0，它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无效验位，波特率在300bps-115000bps之间，为了和开关磁阻电机调速系统正常地进行通信，这里选择1200bps作为数据传输的波特率，硬件握手信号用rts/cts，模块串口支持标准的at命令集。
模块的24-29管脚为sim卡引脚，其中ccvpp引脚与用于检测sim卡插槽中sim卡是否插入正常，ccclk用于模块在该周期下定时检测sim卡，因此，ccvpp脚会定时出现一个跳变，ccvcc引脚是mc35i模块为sim卡提供的供电电源。
系统软件设计
本设计采用国际化标准组织所定义的开放系统互联模型，osi/rm参考模型包括七个协议层来定义数据通讯的协议功能，图4所示为本设计互联参考模型结构图及所涉及的协议。
图中包括上位机、internet、gprs网络、gprs远程控制板、开关磁阻电机调试系统以及开关磁阻电机几大部分的信息通信，其中gprs远程控制板和gprs网络间的通讯通过ppp（点对点协议）实现，gprs网络和internet的通信通过gprs网关节点实现，internet和上位机的通信通过tcp/ip协议，并通过可视化界面实现。
ppp的设计与实现
本设计环节需要支持gprs功能的gsm模块，使移动终端通过串口和gprs模块相连，然后通过at命令先设置好模块，定义pdp上下文和网络服务质量，发出进行申请gprs服务的拨号命令，gprs模块的ppp协议服务器端程序进行协商投信，收到拨号命令后，gprs模块会进行网络的附着，网络分配无线链路资源，这时gprs模块中的ppp协议服务器端进入network状态，得到网络分配的ip地址并通过ipcp协议分配给移动终端，这样，移动终端就在串口和gprs之间用ppp协议建立了一条透明的传输通道，并取得了自己的ip地址，可以和数据中心通信了，ppt实现流程见图5。
tcp/ip小型协议栈uip的设计和实现
uip是一个极其小型的tcp/ip协议栈，可以适用于低至8位或16位微处理器的嵌入式系统，它可以被看作是一个代码库为系统提供确定的函数，uip提供三个函数到系统底层uip_init（）、uip_input（）和uip_periodic（）。应用程序必须提供一个回应函数给uip。当网络或定时事件发生时，调用回应函数。
vb语言编写的可视化界面
tcp/ip协议是internet最重要的协议，本设计采用vb语言实现了tcp/ip服务器端的功能，socket接口是tcp/ip网络的api，网络的socket数据传输是一种特殊的i/o，socket也是一种文件描述符，vb提供了winsock空间，用于在tcp/ip的基础上进行网络通信。当使用socket进行网络通信时，其中一个必须创建socket服务器侦听以进行通信，创建服务器，首先创建一个服务端口号，并开始侦听是否有客户请求连接，部分vb程序如下：
private sub form_load（）
sockserver.localport=3000‘服务器端口号
sockserve.listen ’开始侦听
end sub
private sub for_unload（cancel as integer）
sockserver.close
end sub
private sub sockserver_close（）
sockserver.close
end sub
private sub sockserver_connectionrequest（by valreqid as long）
sockserver.close
sockserver.accept reqid‘表示客户请求连接的id号
end sub
private sub sockserver_data arr（byval bytestotal as long）
’当向服务器发送的数据到达后，产生dataarr事件在事件中接收数据
dim a as string
sockserver.getdata a text1.text=a
end sub
……
结语
综合以上设计，利用gprs网络实现远程控制的最大好处在于它的可靠性，可在恶劣环境下使用，可通过上网的网络终端来实现远程控制和电机运行状态的接收，同时可实现多点到多点的双向控制，成本低廉，尤其是象油田抽油机的恶劣的工作环境，更能节省很大的人力及物力，效率很高。
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系统整体结构
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本系统整体工作结构原理图如图1。
上位机操作系统
上位机操作系统是人机对话的平台，本文采用vb语言编写的可视化界面，编写了一个tcp/ip超级终端，实现了tcp/ip服务器端的功能，这是socket的一个简单应用。由于每次gprs拨号，系统端获得的ip地址都一样，而pc端的ip地址都不一样，而pc端的ip地址应该是固定的，因此选择pc端作为服务器端。服务器端创建后开始侦听来自网络的数据，循环等待客户端的连接，如果有客户端连接，接收到的数据会保存在缓冲器中，然后服务器端会判断是否是系统发来的数据，如果正确则显示该客户端发来的数据，同时服务器端会重新启动一个线程等待新的客户连接。
系统硬件设计
如图2所示，远程控制系统内部结构可分为系统电源、复位电路、信号采集、控制给定以及其他控制部分，这里着重介绍信号采集、gprs远程控制等部分。
本设计需要采集开关磁阻电机的运行状态，包括电流信号，电压信号等，需要进行adc变换，tlc0834是八位逐次逼近模数转换器，具有输入可配置的多通道多路器和串行输入方式，采用串行输入结构，其供电电压为5v，输入与输出与ttl，cmos电平兼容，为了节省i/o资源，采用lpc2134的一个i/o口连接到tlc0834的do端和di端，di端只在多路器寻址时被检测，而此时do端仍为高阻状态，经过一个时钟周期后，do端才开始在时钟上升沿时读出数据。
gprs远程控制系统
gprs远程控制系统是系统的核心部分，传输控制信息以及采集运行状态，是负责上位机控制系统和底层电机的联系纽带，核心部分由arm7处理器lpc2134和gprs无线通信模块mc35i构成。lpc2134与gprs通信模块mc35i的通信是通过串口通信来实现的，如图3所示，通信模块mc35i的16-23引脚数据输入/输出端标准串口的8个引脚分为dsr0、ring0、rxd0、txd0、cts0、rts0、dtr0和dcd0，它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无效验位，波特率在300bps-115000bps之间，为了和开关磁阻电机调速系统正常地进行通信，这里选择1200bps作为数据传输的波特率，硬件握手信号用rts/cts，模块串口支持标准的at命令集。
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end sub
private sub for_unload（cancel as integer）
sockserver.close
end sub
private sub sockserver_close（）
sockserver.close
end sub
private sub sockserver_connectionrequest（by valreqid as long）
sockserver.close
sockserver.accept reqid‘表示客户请求连接的id号
end sub
private sub sockserver_data arr（byval bytestotal as long）
’当向服务器发送的数据到达后，产生dataarr事件在事件中接收数据
dim a as string
sockserver.getdata a text1.text=a
end sub
……
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