姚大鹏 田星
广州市海同机电设备有限公司 广东广州 510407
摘要：随着我国互联网应用技术的高速发展，对企业来说，互联网技术的发展使得物联网技术已经是新产品占位和降低成本的必需品，根据预测，到2020年，物联网项目预计将占IT预算的43%。在这个信息数字化社会发展的驱动下，物联网将对传统非联网的产品实现数字化转型，及大数据分析提供基础。因此本文将对传统工程车载加油泵在野外等使用进行设备状态及工作强度上的监控，使得设备维护人员能够直观的查看到车载抽油的油量，车载工作时的位置信息等有效数据。
关键词：嵌入式系统；GPS定位；通信协议
随着信息时代数字化的高速发展，让互联网发展成果更好造福世界。为针对车载工程智能定位泵应用系统的组成，及本系统项目采集需求，将重点分为如下三点进行具体分析：1，GPRS嵌入式通信系统数据采集。2，针对工程车载加油泵的GPS定位3，通信协议的分析。
1，GPRS嵌入式通信系统数据采集器，由于设备是在移动过程中及野外进行数据采集，无法提供有线的通信环境并且GPRS网络的覆盖率已经非常高，因此选用GPRS网络作为底层设备与服务器通信的主要载体。数据采集器具体的硬件资源由主控制器（MCU），GPRS无线通信模组，GPS通信模组，实时时钟及EEPROM等组成。此系统的特点是通过MCU配置GPRS模组，使得GPRS模组能够Socket连接上服务器，采用的是网路TCP透传模式。该模式能够将加油泵工作时的电流，电压，油量，工作时间及温度做一个稳定有效的采集。采集是基于RS232通信，整体的系统结构如图1所示。
图1系统结构图
*通信作者简介：杨靓（1981），男，硕士学位，研究方向：智能控制领域。E-mail：leonyounggod@msn.com
通过加油泵的RS232的TX，RX，GND三个端口接到GPRS嵌入式通信系统数据采集器上，实现串口数据的双向传输；波特率设置成115200，校验位为0，数据位为8，停止位为1。其整个系统的通讯流程是：当整个系统上电，采集器程序就会发送请求加油泵控制器的ID报文，在2秒的有效接收时间内如果采集器收到加油泵的ID报文，加油泵就可以按Start键启动，准备开始抽油；如果采集器没有收到ID或者接收到不成功的报文，那么采集器就会再请求ID一次，每次采集时间是2秒，一共重发十次，如果在十次以内含十次采集器成功接收到了ID报文视作采集ID成功；如果采集器十次都没有接收到ID报文，那么就视作采集失败，采集器就会向服务器上报加油泵通信失败的报警报文。
2，定位方式采取的芯片是：USR-GM3P的定位传输芯片，该芯片支持两种定位方式：1，支持LBS基站定位功能，可以通过运营商的网络获取到GM3P的 大体位置，定位精度一般在100米左右，基站定位信息是通过AT指令获取，可以配合串口AT来配置，但是获取的并不是直接定位信息（例如：经纬度信息），而是基站位置的信息，用户需要将此信息给到第三方，由第三方通过计算得到直接定位值。一般第三方的位置信息服务需要收费，可以到(http://www.cellid.cn/)下换算成具体的实际位置。2，可以用USR-GM3P的GPS做定位，和基站定位信息相比GPS定位更加的精确，在获取定位信息时，可以使用指令查询，也可以通过GPS定时透传接收GPRMC定位信息包。在透传模式下可以选择向串口设备端发送。然后 根据GPRMC信息格式获取定位数据。考虑到GPS信息数据采集的精度要求在 10米左右的范围，而不是大体的位置，那么需要进行的精密的计算，第一种基站定位方式就不符合实际设计标准，需要用第二种GPS定位方式。
3，通信协议是指通讯双方的一种约定，约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程。考虑到此系统单次通信传输字节数最大有255个字节，最少有100个字节。其具体参考Modbus通信协议规约，此通信协议具有两种报文帧格式：ASCⅡ和RTU(remote terminal unit)报文帧格式，其具体参考格式如下图2：
图2报文帧格式图
根据Modbus通信协议的机制，和嵌入式信息采集数据的要求，选择RTU报文帧的格式，其内容如下：（1） 前导字段选用两个字节，一般用在协议的开始作为判断整个报文帧的开头。（2）地址字段选用两个字节，一般是为了区分设备的ID地址。（3）功能字段选用一个字节，是作为各种不同的功能命令。（4）数据字段n个字节，是表示不同功能字段命令下的数据，根据功能字段的不同，命令字段也就相应不一样。（5）效验采用CRC两个字节的循环冗余校验，用来判定报文帧传输与接收是否一致。（6）结束字段统一采用两个字节来定义，作为判断整个报文帧的结束报文。
结论：此系统主要由数据通信的采集，智能定位，通信协议三部分组，实际项目中GPRS网络是运用非常广泛的，也是野外数据采集用这技术非常多的，GPS定位采用定时上报坐标数据，对于正在移动工作的设备也能够采集到该设备移动时的坐标参数，与轨迹，通信协议采用Modbus中的RTU的报文格式，保障了数据通信的稳定。报文。
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论文作者:姚大鹏,田星
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/24
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