0 引 言

　　隨著我國電網的不斷擴大，輸電線路越來越多、越來越復雜，給線路運檢人員日常維護和檢修造成了一定的困難。輸電線路運檢人員一般工作在野外，需要用導航系統來識別路徑，當遇到危險情況下尋求救援時也需要將自己的位置信息傳輸給監控中心。而目前普遍使用的手持定位系統和車載定位系統只能實現市區和主干道上的導航，不能滿足輸電線路運檢導航的需要。輸電線路運檢導航系統的設計有效地解決了目前導航系統的弊端。

　　本文重點是解決輸電線路運檢導航系統的數據傳輸問題，采用GPRS技術結合Linux操作系統實現。關于應用嵌入式技術和無線移動網絡技術的融合，實現遠程的數據傳輸已經出現了不同的研究方案，并充分展現了其廣闊的應用領域和前景。

　　1 系統總體設計

　　整個系統由手持終端和遠端服務器構成，系統整體結構如圖1所示。手持終端設備通過GPRS無線網絡實現與監控中心服務器之間的通信，使得當監控中心接入Internet網絡時能夠接收來自手持終端的數據，并在監控中心大屏幕上顯示。

　　手持終端采用ARM-Linux系統。系統的核心部件ARM(AdvancedRISC Machines)處理器是專門針對嵌入式設備設計的，是目前構造嵌入式系統硬件平臺的首選，采用RISC(精簡指令集計算機)架構的ARM微處理器具有體積小、低功耗、低成本、高性能的特點。而Linux操作系統可公開獲得的源代碼已經在性能、功能、驅動開發和可移植性等方面經歷了無數的改進、增強及擴充，其操作系統代碼可裁減，所以采用嵌入式Linux操作系統可以大大提高系統的可靠性，充分發揮處理器的多任務潛力，提高開發效率和縮短開發周期。

　　2 系統硬件實現

　　手持終端硬件結構主要分為以下幾個部分：ARM處理器及其擴展接口、觸摸屏、電源、GPS模塊、GPRS模塊等。手持終端硬件平臺以S3C2410控制器為核心，其他模塊通過它的內部接口，輔助以設計的外部電路來完成相應的功能。

　　S3C2410自帶3通道UART，這里使用的串口2與GPRS模塊相連，如圖2所示。由圖中可以看出GPB6～8代替了串口2的CTS，DCD和DTR握手信號，因此要在串口驅動中將原來對于串口2“DCD，DTR，CTS”信號操作的地方，改成相應對“GPB6～8”的操作;此外，因為要給MC35i模塊“IGT”引腳至少100 ms的低脈沖用于啟動MC35i模塊，而這個脈沖是通過由軟件的方法對-GPB9腳寫0和1來產生，因此要在驅動中串口初始化的部分添加這個脈沖產生的代碼，用于啟動GPRS模塊。

　　系統使用的嵌入式Linux內核版本是2.6.14，其中串口驅動的部分位于ARM板內核的kernel/driv-ers/serial和/kernel/drivers/char/目錄下。其中串口初始化部分位于/kernel/drivers/serial/serials3c2410.c文件中。對其進行如下修改：

　　對于握手信號的處理位于/home/guoguo/kernel/drivers/char/serial.c文件中。主要需要修改的函數有：check_modem_status()，get_modem_info()，block_til_ready()，line_info()，autoconfig()等函數。

　　上述的函數中都有涉及到讀握手信號的狀態進行判斷操作，而讀握手信號值主要是通過讀modem狀態寄存器的值來實現，在內核中modem狀態寄存器被定義為UART_MSR，UART_MSR共8 b，從高到低每個bit依次代表的是DCD，RI，DSR，CTS，DDCD，TERI，DDSR，DCTS的值(高低電平)，因此要將這些函數中對UART MSR的狀態值status進行判斷處理前，相應的位賦上正確的值，這個值從相應的GPIO腳來獲取。

　　3 系統通信程序實現

　　在Linux下要完成與掛接在Internet上的通信服務器通信，首先需要經過GPRS模塊初始化和GPRS網絡連接，然后才能使用TCP/IP協議進行數據傳輸。

　　GPRS模塊初始化程序功能：實現MC35i模塊初始化并完成MC35i與S3C2410的邏輯連接。在該程序內部使STB選通信號變為高電平，并持續規定時間，然后恢復成低電平，完成對MC35i的初始化工作，緊接著通過有關控制信號實現S3(22410與MC35i的邏輯連接。初始化程序可直接在Linux命令行下執行命令In-smodigto即可完成。

　　GPRS網絡連接程序功能：使Mc35i以某種通信協議連接到GPRS網絡上。網絡連接使用第三方提供的內置PPP通信協議的軟件，其命令如下：

　　/connect

　　當連接成功后，由于GPRS網絡通過中國移動網關連接到了Internet網，因此就可以利用TCP/IP協議與Internet上的任何IP地址進行通信了。

　　由于Linux操作系統已內置TCP/IP協議棧，因此可以直接使用套接字編程實現TCP/IP的數據傳輸。套接字的基本模式是C/S(客戶/服務器)，內置GPRS模塊的設備工作在客戶模式，而遠程Internet網上的通信服務器工作在服務器模式。客戶端程序基本流程是：創建套接字，綁定套接字到已知端口上，然后請求連接，最后調用數據收發函數進行數據的發送。在客戶端通信程序執行前，服務器端的程序必須完成初始化并開始偵聽。

　　客戶端程序如下：

　　4 監控中心軟件設計

　　監控中心程序負責整個工作區域畫面的顯示，特殊區域劃分的繪制和管理以及對所有運檢人員的跟蹤。根據電力部門對各工作區域的特殊區域劃分，將其用不同的顏色顯示，方便監控人員的監視及管理。

　　監控中心軟件利用MapXMobile控件實現GIS的基本功能，以Microsoft公司的可視化開發環境VC為開發平臺，進行二次開發。

　　手持終端系統通過綁定操作綁定到目標主機(上位機服務器)IP地址和某一端口(本系統設置為5200)，并通過TCP進行數據交換。運用網絡編程的方法實現監控中心軟件讀取端口5200接收到的數據，并實時地在監控畫面上顯示出來，從而實現位置監控。

　　目前廣泛應用的監控中心電子地圖，一般只能顯示主要城市市區和主干道地圖，不能顯示縣級以下電子地圖，而本系統繪制了縣級以下電子地圖，從而實現了對輸電線路運檢人員位置的有效監控。

　　監控中心軟件電子地圖的主要創新點在于：

　　縣級以下公路的顯示 這部分主要是利用采集的地圖數據，結合SQL數據庫或MSACCESS數據庫，以VC為開發平臺進行繪制;

　　路徑軌跡的記錄與回放 利用GIS控件中的函數，通過對數據庫中路徑軌跡數據的操作，實現路徑軌跡的回放。

　　5 結 語

　　該研究設計了基于Linux和GPRS的數據通訊系統，并介紹了數據通訊系統的硬件組成、硬件連接方案及串口驅動的修改，同時列出了軟件的實現方法。本研究還結合該系統在輸電線路運檢導航系統中的應用，闡述了系統的組成、功能和特點。

　　該系統在科學研究和實際應用方面的網絡功能優勢明顯。在輸電線路運檢中，運行班組相對固定的情況下，該系統使得其他參與檢修人員在線路年度大修和故障搶修時不需要運行班組專人帶路，節省人力也提高了效率;同時監控中心又可以對檢修人員的位置進行實時監控。

　　GPRS數據傳輸方式的快速性和實時性能夠滿足傳輸定位數據的需求，而且能夠直接與互聯網絡進行數據傳輸，應用靈活方便。測試結果表明，本系統能夠實現信號的可靠傳輸。但該系統在機密數據傳輸保密上，還有待進一步完善。