CN201789637U - 一种基于gsm或gprs的无线数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，其中，该系统包括型号为GTM900-C的无线模块，与型号为GTM900-C的无线模块连接的天线，CPU，SIM模块，开灯、亮灯控制模块，以及电源模块；与CPU连接的SLIC模块、电源管理模块与串口通信模块；该方法包括：启动GTM；选择开关状态，若开关状态为参数设置模式，则执行参数设置步骤；若开关状态为数据传输模式，则执行数据传输步骤。本实用新型所述基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，可以克服现有技术中功能少、成本高、易丢包、传输速率低与转接有延时等缺陷，以实现功能多、成本低、不易丢包、传输速率高与转接无延时的优点。

Description

一种基于GSM或GPRS的无线数据传输系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术，具体地，涉及一种基于GSM或GPRS的无线数据传输系统。

背景技术

随着全球移动通讯系统(Global System for Mobile Communications，简称GSM，俗称“全球通”)或通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称GPRS)网络技术逐步地成熟，无线数据传输相关的应用已经成为当前热点应用，在工控行业，特别是对电力、电信、石油、水利、地质和交通行业中不固定的应用场合，由于有线网络架设受到各个环境条件的限制，采用基于GSM或GPRS的无线技术网络技术，具有无可比拟的优势。

目前，无线数据传输系统的设计可以采用以下方式：

第一种方式：“低端单片机+GSM或GPRS模块”，这种设计方式的硬件成本略低，但功能比较有限，在协议的开发和支持上都有一定难度，所以现在大多数数据采集终端都采用这种方案；

第二种方式：“高性能嵌入式微处理器+GSM或GPRS模块”，这种设计方式虽然硬件成本稍高，需要高性能嵌入式微处理器来支持嵌入式操作系统，但可以实现丰富协议接口，便于移植和向高端系统应用升级，同时更加便于数据采集与远程监控的实现。

随着应用需求的逐步提高，采用上述第一种方式越来越不能满足用户的需要，特别是随着高性能嵌入式微处理器的价格越来越低，第一种方式的价格优势已经不复存在，因此，采用第二种方式，可以完全满足行业用户的复杂需求。

另外，现有技术还存在以下问题：

(1)GPRS会发生丢包现象：由于分组交换连接比电路交换连接要差一些，因此，使用GPRS会发生一些丢包现象；而且，由于语音和GPRS业务无法同时使用相同的网络资源，因此，用于专门提供GPRS使用的时隙数量越多，能够提供给语音通信的网络资源就越少；对于所处的地理环境，容易受到干扰；当然，GPRS可以对信道采取动态管理，并且能够通过在GPRS信道上发送短信来减少高峰时的信令信道数；

(2)实际速率比理论值低：GPRS数据传输速率要到达理论上的最大值172.2kbps，就必须只有一个用户所有的8个间隙，并且没有任何防错保护；运营商将所有8个时隙都给一个用户使用显然是不太可能的；最初的GPRS终端预计可能仅支持1个、2个或3个时隙，一个GPRS用户的带宽因此将会受到严重的限制，所以，理论上的GPRS最大速率将会受到网络和终端现实条件的制约；

(3)存在转接时延：GPRS分组通过不同的方向发送数据，最终到达相同的目的地，那么数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组丢失或出错的情况。

综上所述，在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷：

(1)功能少：“低端单片机+GSM或GPRS模块”的方式，功能比较有限，在协议的开发和支持上都有一定难度，仅适用于数据采集终端；

(2)成本高：“高性能嵌入式微处理器+GSM或GPRS模块”的方式，需要高性能嵌入式微处理器来支持嵌入式操作系统，硬件成本较高；

(3)易丢包：GPRS会发生丢包现象；

(4)传输速率低：GPRS数据传输速率比理论值低；

(5)转接有延时：GPRS分组通过不同的方向发送数据，数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组丢失或出错的情况。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，以实现功能多、成本低、不易丢包、传输速率高与转接无延时的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，包括天线，型号为GTM900-C的无线模块，软件许可内部码SLIC模块，CPU，用户识别SIM模块，开灯、亮灯控制模块，电源POWER模块，电源管理模块与串口通信模块，其中：所述天线，CPU，SIM模块，开灯、亮灯控制模块，以及POWER模块，分别与型号为GTM900-C的无线模块连接；所述SLIC模块、电源管理模块与串口通信模块，分别与CPU连接。

同时，本实用新型采用的另一技术方案是：一种基于GSM或GPRS的无线数据传输方法，包括以下步骤：a、启动GTM；b、选择开关状态，若开关状态为参数设置模式，则执行参数设置步骤；若开关状态为数据传输模式，则执行数据传输步骤。

进一步地，在步骤b中，所述参数设置步骤包括：c1、当收到参数设置命令时，执行参数设置命令，更改参数；c2、当参数设置命令结束时，储存参数。

进一步地，在步骤b中，所述参数设置步骤还包括：c3、当未收到参数设置命令时，判断是否需要将当前的开关状态切换为数据传输状态，若需要，则储存参数；若不需要，则等待接收参数设置命令。

进一步地，在步骤b中，所述参数设置步骤还包括：c4、当参数设置命令未结束时，等待接收参数设置命令。

进一步地，在步骤b中，所述数据传输步骤包括：d1、当有信号到来时，读取参数，连接网络，并登录服务器；d2、当收到连接目标命令时，连接主机，等待接收并缓存命令；d3、判断步骤d2缓存的命令是否为通讯结束命令，若是，则关闭连接，关闭GTM；否则，根据RTU或IPMODBUS，打包、解包并转发步骤d2缓存的命令。

进一步地，在步骤b中，所述数据传输步骤还包括：d4、当没有信号到来时，判断是否需要将当前的开关状态切换为参数设置状态，若需要，则等待信号到来；否则，等待选择开关状态。

进一步地，在步骤b中，所述数据传输步骤还包括：d5、当未收到连接目标命令时，等待连接目标命令的到来。

本实用新型各实施例的基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，其中，该系统包括天线，型号为GTM900-C的无线模块，软件许可内部码SLIC模块，CPU，用户识别SIM模块，开灯、亮灯控制模块，电源POWER模块，电源管理模块与串口通信模块，其中：天线，CPU，SIM模块，开灯、亮灯控制模块，以及POWER模块，分别与型号为GTM900-C的无线模块连接；SLIC模块、电源管理模块与串口通信模块，分别与CPU连接；该方法包括步骤：a、启动GTM；b、选择开关状态，若开关状态为参数设置模式，则执行参数设置步骤；若开关状态为数据传输模式，则执行数据传输步骤；采用工业标准的Modbus-TCP通信协议，可以与XC系列PLC、TH系列触摸屏等产品，作为数据传输终端配套应用于自动化系统中，实现自动化系统与GPRS网络，GSM网络的无线连接；从而可以克服现有技术中功能少、成本高、易丢包、传输速率低与转接有延时的缺陷，以实现功能多、成本低、不易丢包、传输速率高与转接无延时的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型基于GSM或GPRS的无线数据传输系统的结构示意图；

图2为根据本实用新型基于GSM或GPRS的无线数据传输系统的工作流程示意图；

图3为根据本实用新型基于GSM或GPRS的无线数据传输系统应用实施例一的工作原理示意图；

图4为根据本实用新型基于GSM或GPRS的无线数据传输系统应用实施例二的工作原理示意图；

图5为根据本实用新型基于GSM或GPRS的无线数据传输系统应用实施例三的工作原理示意图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-型号为GTM900-C的无线模块；2-软件许可内部码(SLIC)模块；3-CPU；4-用户识别(SIM)模块；5-开灯、亮灯控制模块；6-电源(POWER)模块；7-电源管理模块；8-串口通信模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

根据本实用新型实施例，提供了一种基于GSM或GPRS的无线数据传输系统。如图1所示，本实施例包括：天线，型号为GTM900-C的无线模块1，软件许可内部码(Subscribe Line Interface Circuit，简称SLIC)模块2，CPU 3，用户识别(SIM)模块4，开灯、亮灯控制模块5，电源(POWER)模块6，电源管理模块7与串口通信模块8，其中：天线，CPU 3，SIM模块4，开灯、亮灯控制模块5，以及POWER模块6，分别与型号为GTM900-C的无线模块1连接；SLIC模块2、电源管理模块7与串口通信模块8，分别与CPU 3连接。

在上述实施例中，型号为GTM900-C的无线模块1是基于GSM或GPRS的无线数据传输系统的核心部件，需外接CPU 3；外接的CPU 3主要完成对SLIC模块2的配置、电源管理、以及串口通信等功能，其余的功能均由型号为GTM900-C的无线模块1完成。

实施例二

根据本实用新型实施例，提供了一种基于GSM或GPRS的无线数据传输方法。如图2所示，本实施例包括以下步骤：

步骤100：初始化F340；

步骤101：启动GTM；

步骤102：选择开关状态，根据当前的开关状态，执行步骤103或步骤109；

步骤103：当前的开关状态为参数设置模式时，执行步骤103；

步骤104：判断是否收到参数设置命令，若是，则执行步骤105；否则，执行步骤108；

步骤105：根据参数设置命令，更改参数；

步骤106：判断是否收到参数设置结束命令，若是，则执行步骤107；否则，返回步骤104；

步骤107：根据参数设置结束命令，储存参数；

步骤108：判断是否需要将当前的开关状态切换为数据传输模式，若是，则返回步骤107；否则，返回步骤104；

步骤109：当前的开关状态为数据传输模式(即正常运行模式)时，执行步骤110；

步骤110：读取参数，初始化GTM900，等待连接信号；判断是否有信号来，若是，则执行步骤111；否则，执行步骤119；

步骤111：读取参数，连接网络；

步骤112：开始尝试登录服务器，响应服务器命令，连接控制机，交换控制机与PLC之间数据(此期间忽略状态开关)；

步骤113：判断是否收到连接目标命令，若是，则执行步骤114；否则，返回步骤113；

步骤114：连接主机；

步骤115：等待接收，并缓存命令；

步骤116：判断是否收到通讯结束命令，若是，则执行步骤117；否则，执行步骤118；

步骤117：关闭连接，关闭网络连接(GTM)，并返回步骤102(即检查开关状态步骤)；

步骤118：根据RTU或IP MODBUS，打包、解包并转发步骤d2缓存的命令，并返回步骤115；

步骤119：判断是否需要将当前的开关状态切换为参数设置模式，若是，则返回步骤102；否则，返回步骤110。

实施例三

在本实施例中，经上位机XCP pro初始设置(其步骤参见实施例二的相关说明)后的基于GSM或GPRS的无线数据传输系统(即G-BOX)，已记有主登录服务器的IP、端口号，设备ID、登录名称等。

那么，对于G-BOX激活并与GPRS网络的连接形式，主要有以下两种连接情形：

第一种情形，如图3所示，具体包括：

(1)在公网上的PC(有确定IP)登录服务器，发出连接申请

(2)服务器拨打指定设备的号码，两次振铃后挂断，以激活G-BOX；

(3)G-BOX被激活后登录服务器，获取PC信息；

(4)G-BOX主动连接PC。

第二种情形，如图4所示，具体包括：

(1)在子网中的PC(经NAT服务)登录服务器，发出连接申请；

(2)服务器拨打指定设备的号码，三次振铃后挂断，以激活G-BOX；

(3)G-BOX被激活后登录服务器。

实施例四

G-BOX作为一种无线传输通讯模块，采用工业标准的Modbus-TCP通信协议，可以与XC系列PLC、TH系列触摸屏等产品，作为数据传输终端配套应用于自动化系统中，实现自动化系统与GPRS网络，GSM网络的无线连接。

基于G-BOX模块，通过XC系列PLC的上位机软件XCP pro、Touch Win组态软件，对PLC进行远程编程和诊断，实现程序上下载功能；同时，手机用户SMS短信服务对PLC实现控制；同时，通过Touch Win组态软件进行监控。因此，G-BOX特别适用于分布式系统远程监控等应用场合。

在本实施例中，如图5所示，具体为GBOX和PLC应用的实例，其中要求PC1、PC2都能连上互联网，在PC1或PC2安装我公司PLC编程软件XCP pro以及组态软件Touch Win。在远程处G-BOX上电，首先登录Server，Server记录了G-BOX的相关信息。

具体的工作原理为：G-BOX上电启动后，登录Server，Server记录了G-BOX的相关信息；通过PLC编程软件XCP pro以及组态软件Touch Win配置远程G-BOX标识信息，然后经过Internet与GPRS的交互找到远程G-BOX，最终实现Internet与GPRS的交互传输数据。

在本实施例中，可以实现如下功能：

(1)通过PC1或PC2远程上下PLC程序：

具体工作过程为：在PC1或PC2，首先用PLC编程软件XCP pro配置G-BOX标识信息，然后就可以通过互联网找到远程的G-BOX，进而即可进行对远程PLC上下载程序；

(2)通过手机短信指令读取远程PLC寄存器值：①请求：手机→G-BOX→PLC；②请求：PLC→G-BOX→手机；③通过组态软件Touch Win监控远程PLC；

具体工作过程为：在PC1或PC2，首先用组态软件Touch Win配置G-BOX标识信息，然后就可以通过互联网找到远程的G-BOX，进而即可通过组态软件进行数据监控和采集。

上述各实施例的基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，在性能方面，具有以下几个特点：

(1)数据传输开放透明：

“透明”传输表示不用关心下层协议的传输，比如要寄信，只需要写地址交给邮局就行，然后对方就能收到你的信，但是中途经过多少车站、邮递员，根本不知道，所以对于寄信人来说邮递的过程是透明的；

(2)内部集成TCP或IP协议的数据传输终端，支持TCP、UDP、DNS、PPP等多种协议，使用的型号为GTM900-C的无线模块1是华为的GSM或GPRSGTM900-C模块，它支持标准的AT命令以及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能。同时模块内部嵌入TCP或IP协议，支持丰富的传输协议；

(3)具有标准的工业接口(RS-232或RS-485)：

提供标准的工业通信接口，RS-232可提供与PLC上RS-232连接，RS-458可提供与PLC上RS-485连接，这样增强G-BOX通讯方式选择性；

(4)支持持久在线模式，具有断线重连和心跳功能：

当型号为GTM900-C的无线模块1处于永久在线的状态，它会间隔向服务器发送心跳包，用来检测型号为GTM900-C的无线模块1是否正常工作；在工作过程中，由于信号干扰的影响，会使型号为GTM900-C的无线模块1脱离服务器，这时型号为GTM900-C的无线模块1会自动重新连接，从而保证自我复活性；

(5)支持短信数据收发：

用户可以通过一定的短信指令，来控制PLC的寄存器值以及线圈的状态；GBOX可以配套PLC使用，此因，用户可以使用PLC程序通过GBOX想用户发送一些报警信息，或则一些重要的参数状态；即两种短信方式：①手机→PLC；②PLC→手机；

(6)支持本地配置：

使用上位机XCP pro，根据实际需要通过RS-232对G-BOX进行配置，比如设置手机号码权限、服务器IP和Port以及GPRS接入点等；

(7)支持用户自更新：

当下位软件版本需要升级时，用户无需将产品返厂，来到达更新的目的；用户只需将GBOX的拨码开关3置为ON，用RS-232与电脑连接，使用公司的自更新软件进行软件升级；这样不必更换模块，减少一些不必要的开销；

(8)支持GPRS网络和GSM网络两种通信方式：

支持无线GPRS高速传输技术，在相对低廉的连接费用资源利用率高在GSM网络中，GPRS首先引入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的GSM传输数据发生了根本性的变化，这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要；如果移动运营商作为GPRS运营商的同时，直接作为ISP提供Internet介入服务，建议采用透明方式，用户接入因特网无须进行认证，可由移动用户鉴权代替，这样可加快用户接入速度，减少RADIUS服务器的投资；也可以采用非透明方式接入Internet，通过RADIUS进行用户认证。

上述各实施例的基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，可以实现以下功能：

(1)实现PLC程序无线上、下载以及实时监控：

在远程控制系统中，用户对PLC进行远程监控或者修改程序显得非常困难，当XC系列PLC配备GBOX之后，即使控制端处于远程现场，维护人员也依然可通过PC对其进行监控，同时，程序无线上、下载也成为可能；

(2)实现与公司早已开发的组态软件进行配合使用：

通过Touch Win组态软件，通过G-BOX控制监视远程现场的PLC，从而在无线看守的工作环境得到广泛使用；

(3)与用户手机实现短信信息通讯：

虽然G-BOX本身具有收发短信功能，但就系统控制对象而言，无法到达理想效果；若一台PLC配置一个G-BOX，那么用户手机与PLC之间就能够通过GSM服务的无线数据传输系统，实现SMS短信收发功能，从而实现用户手机对PLC状态的实时监控；一旦出现故障问题，G-BOX将向用户手机发送短信信息告知故障信息，用户以短信信息形式回复后，G-BOX的修改信息传递给PLC，这样用户就能及时发现问题并进行相应处理。

综上所述，本实用新型各实施例的基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，其中，该系统包括天线，型号为GTM900-C的无线模块，软件许可内部码SLIC模块，CPU，用户识别SIM模块，开灯、亮灯控制模块，电源POWER模块，电源管理模块与串口通信模块，其中：天线，CPU，SIM模块，开灯、亮灯控制模块，以及POWER模块，分别与型号为GTM900-C的无线模块连接；SLIC模块、电源管理模块与串口通信模块，分别与CPU连接；该方法包括步骤：a、启动GTM；b、选择开关状态，若开关状态为参数设置模式，则执行参数设置步骤；若开关状态为数据传输模式，则执行数据传输步骤；采用工业标准的Modbus-TCP通信协议，可以与XC系列PLC、TH系列触摸屏等产品，作为数据传输终端配套应用于自动化系统中，实现自动化系统与GPRS网络，GSM网络的无线连接；从而可以克服现有技术中功能少、成本高、易丢包、传输速率低与转接有延时的缺陷，以实现功能多、成本低、不易丢包、传输速率高与转接无延时的优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于GSM或GPRS的无线数据传输系统，其特征在于，包括天线，型号为GTM900-C的无线模块，软件许可内部码SLIC模块，CPU，用户识别SIM模块，开灯、亮灯控制模块，电源POWER模块，电源管理模块与串口通信模块，其中：

所述天线，CPU，SIM模块，开灯、亮灯控制模块，以及POWER模块，分别与型号为GTM900-C的无线模块连接；

所述SLIC模块、电源管理模块与串口通信模块，分别与CPU连接。

Images