基于GPRS的柴油发电机组远程控制系统

【核心介绍】利用GPRS技术对柴油发电机组实现远程控制管理，通过自动监测控制系统实现柴油发电机组的油温、油压、水温、转速、电池电压的监测和控制，监测和控制数据通过GPRS无线传输技术发送到控制中心，控制系统的管理软件根据标准数据核对与分析，得出反馈数据由GPRS传送回自动监测系统，通过其对柴油发电机组的控制，保障柴油发电机组的可靠运行。 　

基于GPRS的柴油发电机组远程控制系统

李晓龙^1,2 张辉¹

（¹合肥工业大学仪器科学与光电工程学院 合肥 230009；²安徽广播电视大学 合肥 230022）

摘要 利用GPRS技术对柴油发电机组实现远程控制管理，通过自动监测控制系统实现柴油发电机组的油温、油压、水温、转速、电池电压的监测和控制，监测和控制数据通过GPRS无线传输技术发送到控制中心，控制系统的管理软件根据标准数据核对与分析，得出反馈数据由GPRS传送回自动监测系统，通过其对柴油发电机组的控制，保障柴油发电机组的可靠运行。

关键词 GPRS，柴油发电机组，远程控制

中图分类号 TM31                                   

 

Remote Control System of Diesel Generator based on GPRS

Li Xiaolong^{1, 2}  Zhang Hui¹

(¹School of Instrument Science and Opto-electronic Engineering,Hefei University of Technology,193Tunxi Road,Hefei,230009 China;²The Open University of Anhui, Hefei,230022 China)

Abstract The remote control and management system of diesel generator sets using GPRS technology is introduced in this paper. The oil temperature, oil pressure, water temperature, speed, battery voltage of diesel generator set are monitored and controlled by automatic monitoring and control system. Monitoring and control data are transmitted to the control center through GPRS wireless transmission technology. The monitoring data of control system management software are analysed according to the standard data. The feedback data are sent back to automatic monitoring system by GPRS. The automatic monitoring system ensures reliable operation of the diesel generator set.

Key words GPRS; Diesel generator set; Remote control

柴油发电机组的运行方式主要有自动控制和手动控制两种形式。自动控制的柴油发电机组目前还只是停留在对机组的运行控制方面，即按照原先设定的运行流程进行简单控制；手动控制机组是由机组管理人员根据其日常的工作经验对柴油发电机组进行维护和管理。以上两种对柴油发电机组的管理均无历史数据可查，无法为机组的维护和保养提供科学的数据^[1][2]。

本文设计的柴油发电机组远程控制系统包括监测控制模块和管理软件两个部分，监测控制模块将柴油发电机组的各种状态数据采集整理，通过控制系统的GPRS模块发送到管理软件数据库^[3]，由管理软件根据标准数据作对比得出控制要求，并通过GPRS传回到控制系统，再由控制系统完成对柴油发电机组的管理。该方案免去人工看护和线缆架设，方便实用，通过对机组的管理数据备份，既有利于查询管理，又为控制系统后期升级提供数据支持。

1 系统方案设计

系统总体框架如图1所示。

图 1 系统总体框架示意图

该控制器是对柴油发电机组进行状态监测并且对其进行调整的设备。根据从柴油发电机组采集来的各种数据，将这些数据转换整理通过GPRS网络发送到管理软件中。管理软件对数据分析得出需要调整的结果，返回给监测控制器，进而对柴油发电机组进行状态调整，保障机组运行的最佳状态，保护柴油发电机组的正常工作。

1.1 监测控制器

监测控制器的功能框图如图2所示。监测控制器是由一个32位处理器以及其它功能模块组成。处理器的型号是飞利浦LPC2104，包含一个支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-S CPU，并带有128k 字节嵌入的高速Flash存储器^[4]。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb 模式，将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小，该处理器包括3个UART通信串口和1个USB2.0全速设备，利用本芯片完成系统功能的同时可以实现系统的高性价比^[5]。CPU模块硬件电路包括：时钟电路、JTAG接口电路，RS232接口电路等。由于LPC2104非常小的尺寸和极低的功耗，非常适合于那些将小型化作为主要要求的应用，同时芯片具有很强的抗干扰能力。

图2 监测控制器功能框图

数据采集部分别采用高灵敏度的各类传感器组成，可分别对开关量和模拟量数值进行采集，有效保证机组数据采集的可靠性。该监测控制器的另一核心是为GPRS通信模块TC35i，通过AT指令将记录发送给GPRS模块，通过GPRS模块完成向监控中心发送数据的功能。

1.2 GPRS模块

GPRS模块是实现监测控制器数据传送的核心部分，设计中采用西门子公司的GPRS通信模块TC35i。本模块包括CPU接口电路、SIM卡接口电路和TC35i外围电路。TC35i支持GPRS的四种编码协议CS-1、 CS-2、 CS-3和CS-4，编码块结构中包含了用于错误检测的块校验序列(BCS)。不同的编码方式其传输速率不同,纠错能力也不同。上述四种编码协议的数据传输速率依次为9.05kbps, 13.4kbps, 15.6kbps，21.4kbps，编码方案越高，纠错能力越脆弱^[6]。TC35i具备完整的GSM和GPRS功能，可以广泛应用在无线数据传输平台上。TC35i提供了标准AT命令界面和一个UART接口，用于与外部应用系统连接。TC35i与主机连接电路如图3所示。

监测控制器同时具有手动切入方式，手动切入主要通过高级中断由键盘输入命令实现对柴油发电机组的控制，当柴油发电机组处于紧急状态下，监测控制器可以根据报警级别实现自动关机的功能。

2 软件设计

2.1 监测控制器程序

监测控制器的程序根据监测控制器的工作流程图进行编写的，图4即为监测控制器的程序流程图。

2.2 管理软件

管理软件的工作流程图如图5所示。管理软件的设计主要是根据本项目的实际需要制定的，注重对原始数据的管理和采集数据的分析处理，所有数据均备份待查，为机组的维护提供主要依据，同时对分析的数据时刻保持与机组的联络，及时对机组运行状态进行调整，管理软件对机组的运行起着监控管理的作用。

 

图3  TC35i与主机连接电路图

 

图4 监测控制器程序流程图

图5 管理软件的工作流程图

3 小结

本文设计的基于GPRS的柴油发电机组自动控制系统，能有效地对柴油发电机组的各种状态数据进行采集、整理分析，并通过GPRS传回到控制系统，再由控制系统完成对柴油发电机组的管理，实现了遥感和遥控功能，大大减轻管理人员对机组的维护工作量，同时对机组的日常运行有记录和管理数据备份，有利于查询管理，为机组的维护和修理提供依据。实际使用表明系统功能和指标完全满足和达到设计要求，运行可靠。

参考文献

[1] 杨新征.国内外柴油发电机组自动化控制技术的现状及发展趋势[J].移动电源与车辆,2006(3):44-46

[2] 吴金兵.柴油发电机组系统配置及安全性研究[J].电子制作,2012(11):64-65

[3] 姜润强；吕涛.环监仪器中便携式GPRS远程通信模块的研制[J].现代科学仪器2010(5)：50-56

[4] 缪亚林;卞正中等.基于ARM7处理器LPC2104的嵌入式数据采集系统[J].计算机工程与应用，2005(28)：104-106

[5] 李振峰;李海峡等.基于LPC2104的智能灯光控制器设计[J].国外电子元器件，2006(10):4-6

[6] TC35i数据手册.西门子官方网站,2004