基于移动通信网油田监控管理系统

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1、基于移动通信网油田监控管理系统　　摘要：为实现对远程油田生产现场的监控，提出了一种基于移动通信网络进行远程传输工业生产数据的设计方案。使用EM310模块以及采集设备构成的整个采集系统，通过GPRS网络组成了一种全新的远程油田监控系统。通过实际联网测试，验证了设计方案的可行性。该方案具有可移动性、稳定性较强，受地理环境因素干扰小等优点，具有广泛的应用背景。关键词：远程监控；油田监控；移动通信网络；EM310模块中图分类号：TN711?34；TP277文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）11?0036?040引言1

2、3随着信息产业的高速发展，信息数字化概念在国内越来越多的领域中已经被广泛接受，尤其是关系到国家经济发展的能源行业。目前，国内各大油田采用铺设骨干网进行信息管理，但是其严重依靠网络信号，需要生产单位自己铺设网络，并且地理地貌的复杂，更加导致铺设网络的成本加大，施工难度上升，这样造成的后果是成本高，同时起效慢[1?6]。针对陕北油田生产区的地表特点，考虑到沟谷纵横，梁峁交错，地形较为复杂，总体交通条件较差的情况，并对铺设网络的优缺点进行分析，提出了基于移动通信网络（GSM）进行油田的数字化建设。1系统的总体设计系统通过移动通信网络的

3、短信功能实现上位机与下位机通信，因此为了能够利用移动通信网络，需要分别对上位机和下位机安置GSM模块。GSM模块是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。因此，GSM模块具有发送SMS短信、语音通话、GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。GSM模块提供RS13232串口和MCU（单片机）或者ARM进行通信，因此上位机和下位机都是以串口方式与GSM模块通信，而操控GSM模块工作的指令是AT指令集。AT指令一般应用于

4、终端设备与PC应用之间的连接与通信，是从终端设备或数据终端设备向终端适配器或数据电路终端设备发送的。通过它，终端设备发送AT指令来控制移动台，与GSM网络业务进行交互。用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。整个系统的设计框架如图1所示。两个GSM模块完成了上位机和下位机之间的数据传输功能，而上位机通过GSM模块将管理系统下发的控制命令发送至连接下位机的GSM模块，下位机读取存储在GSM模块中的未读信息来接收上位机下发的指令，从而完成相应的操作控制。反之，下位机将油田现场的生产信息通过GSM模块发

5、送给连接在上位机的GSM模块，上位机读取存储在GSM模块中的未读信息来接收下位机发来的信息，并通过分析及归类，直观地将数据信息呈现给管理人员，为其提供决策支持。2移动通信网络的短信息功能及数据帧设计2.1移动通信网络的短信息功能移动通信网络的短信功能是通过GSM系统的信令通道来传送短信息的，通过SMSC完成接收、存储和转发用户的短信息。目前，接收和发送SMS短信有三种方式可供选择，它们分别是：BlockMode，TextMode和PDUMode。其中，BlockMode方式发送短信需要使用Block机生产厂家提供的驱动支持，目前

6、已经没有厂家公布支持这种短信发送模式。TextMode方式发送短信很方便，是纯文本方式，可使用不同的字符集，从技术上说也可用于发送中文短消息，但国内手机基本上不支持，主要用于欧美地区，同时TextMode的发送数据格式也不适合做自定义数据传输，因此选用PDU模式。PDUMode被所有的手机支持，可以使用任何字符集，这也是手机默认的编码方式。2.2数据帧设计13对于GSM远程通信系统，数据通信报文并无统一标准，可以根据具体情况自由设计不同通信终端之间的数据通信报文。由于GSM网络的短信数据通信接收端可以通过普通手机实现短信接收，所

7、以必须在短信数据通信报文设计中可以进行数据加密设计，以防止非法用户对GSM短信数据通信报文的破解和滥用，保证整个SMS短信控制系统的稳定性。采用PDU模式发送短信，用户只能最多发送140B的短信内容，而合理地利用这140B的内容来实现系统所要求的各个功能，就需要涉及到如何制定更加简单，有效的数据协议，以此确定在不同的短信内容中包含了什么样的信息，最终完成上位机系统和下位机系统之间的操控命令和数据交换。考虑到系统应具备的功能需求，以及采用PDU模式发送短信的特点，制定了以下数据的协议。表1为PDU数据包中，在用户信息码段上制定的数

8、据传输协议，其中，以‘$’作为短信数据通信报文的帧头字节；1B作为设备类型；2B作为油罐ID；1B作为命令字；1B报文长度，指的是报文内容的长度；报文内容受PDU短信数据包的用户信息长度的限制，一般在0～34B之间。为了确保上位机及下位机读取到的短信是正确的，因