基于GPRS的清管器远程定位跟踪系统.pdf

精密制造与自动化 2016年第3期 45 GPRS网络网络标记器标记器管道管道监控中心监控中心GPRS无线无线通讯通讯Internet基于 GPRS 的清管器远程定位跟踪系统 曲卫冬1 倪 敏1（国网冀北电力有限公司技能培训中心 河北保定 071051）摘 要 为了克服传统清管器定位方法的缺点，介绍一种基于 GPRS 清管器远程定位跟踪系统的实现方法，阐述了系统的结构与组成、GPRS 通讯组网方式、标记器硬件、标记器软件、监控中心软件的实现方法。利用 GPRS模块，依托 GPRS 网络和 Internet 网络，系统在管道的数据采集点和监控中心建立了网络连接，可以在气候恶劣、地形复杂的地区对清管器运行状态进行实时监测，省去了昂贵的网络建设和维护费用，提高了清管器跟踪定位的可靠性，降低了运行成本。关键词 清管器定位 GPRS 标记器 Internet 管道运输是石油天然气资源的最佳运输方式，在油气管道的运行中，定期清管是管道安全运营的保障1。而在清管作业中如何对清管器进行跟踪和定位是长期困扰管道运营的一个问题。传统的办法是在清管作业中应用跟踪定位系统，该系统由发射机和接收机组成，即在清管器上安装一个发射机，由跟踪人员拿着接收机在地面沿管道定点跟踪。这种方法受到跟踪设备的可靠性、操作人员的经验及环境干扰的影响，经常会出现误报和漏报，个别地域由于跟踪人员无法及时到达而不能进行正常跟踪，并且这种工作方法不能对清管器进行实时在线跟踪，一旦出现停球又不能及时定位，将会严重影响管道的正常运营。随着通讯技术的发展，GPRS 无线通讯技术因其良好的移动性、实时在线、可靠性高、通信速度快以及网络覆盖范围广等特点而得到广泛应用2。为了解决上述传统清管器跟踪方法存在的问题，文中介绍一种基于 GPRS 通信技术的清管器跟踪定位系统的实现方法。此系统能够对清管器进行实时跟踪，可以满足清管作业所需要的高准确性、高可靠性、低作业成本的要求，并且能够应用在管道处于沼泽、沙漠、丘陵等气候恶劣、地形复杂或危险的区域。1 1 系统结构与组成系统结构与组成 系统的结构框图如图 1 所示。该系统主要由标记器、GPRS 网络和监控中心组成。其中，标记器放置在管道上的数据采集点上，在管道干线上每隔一段距离（一般 12 公里）或阀室就选定一个数据采集点；监控中心设置在管道控制室内。图图 1 清管器远程定位跟踪系统结构框图清管器远程定位跟踪系统结构框图 GPRS 的清管器远程定位跟踪系统的工作原理是当清管器从放置了标记器的数据采集点经过时，标记器传感器将感应信号传输到 MCU 微控制器，MCU 微控制器截取有用信息后运用模糊识别算法准确识别，并重新打包，再通过无线数据传输装置，利用 GPRS 网络将信号发至监控中心，经过监控中心上位机的分析就能够实时的跟踪清管器，并在线显示清管器的运行情况。利用 GPRS 来构建清管器定位跟踪系统，其优点在于 GPRS 覆盖面广，几乎没有死角；无线上网，适合清管器作业时不断移动的特点；安装维护方便。2 2 远程定位跟踪系统设计远程定位跟踪系统设计 2.1 GPRS2.1 GPRS 通讯组网方式通讯组网方式 通过对 GPRS 系统组网方式、GPRS 通讯协议和通讯模式的分析与选择，在设计中以这样的方式来组建远程定位跟踪系统，监控中心以固定 IP 连接的方式接入 Internet 网络，再通过 GPRS 网关 GGSN接入GPRS网络。由于监控中心的IP地址是固定的，精密制造与自动化 2016年第3期 46 管道管道 电源模块电源模块 信号传感器信号传感器 RS232 连接连接MCU控制器控制器信号调理电路信号调理电路本地站本地站（RTU）GPRS天线天线GPRS模块模块GPRS电源电源开启电路开启电路所以标记器的终端机（RTU）在进入 GPRS 网络之后，就可以连接这个固定地址来与监控中心建立无线的连接，从而实现监控中心与各个标记器的通信。2.2 2.2 标记器硬件设计标记器硬件设计 标记器由信号传感器、信息采集装置、GPRS通信模块、MCU 微处理器、电源模块五部分组成，组成结构如图 2 所示。由信号传感器准确的感应清管器是否通过，输出相应的标准电信号，然后由信息采集装置对前端的信号进行整理，再进行数据采集并将采集结果传送给终端机（RTU），并通过无线数据传输装置，利用 GPRS 网络将信号发至监控中心。图图 2 标记器结构示意图标记器结构示意图 1）信号传感器 信号传感器的作用是准确的感应到清管器通过时发出的信号，并输出标准电信号。设计中采用SIMATIC PXI900 系列电感式传感器，它属于一种有开关量输出的位置传感器，由 LC 高频振荡器和放大处理电路组成。其工作原理是利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，物体内部会产生涡