GSM技术在煤矿供电的应用
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Application of gsm Technology in Power Supply in Coal Mine
Liang Xiaodong
（神东煤炭集团公司，榆林 719315）
（Shendong Coal Group Corporation Limited，Yulin 719315，China）
摘要： 现代开采技术的应用，为煤矿传统的供电提出新的要求。在偏远的地区进行变电站远控与维修带来难题，有线通讯随着箱式变电站的移动出现重复投资。本文利用西门子公司的GSM 模块TC35结合SCADA系统，实现变电站短消息自动数据传输与报警系统的无线通讯。为变电站实现“无人值班”提供了一种新的技术支持。
Abstract: The application of the modern mining technology put forward new requirements for traditional power supply of coal mine and also brought with problems for remote control and maintenance of substation in a remote region. Repeated investment of wired communications appeared with the shift of compact substations mobile. This paper realized wireless communication of short message automatic data transmission and alarm system by using the Siemens Company's GSM module TC35 and combining with the SCADA system, and provided a new technical support for "the unattended operation" of the substation.
关键词： GSM TC35 SCADA
Key words: GSM；TC35；SCADA
中图分类号：TM7 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）32-0036-02
0引言
随着煤炭开采技术的飞速发展，为矿山供电提出了新的要求。一种新型的箱式变电站应运而生，但箱变的通信技术为我们提出了更多的要求。煤矿生产过程分布范围大，相距远，要对相距遥远的变电站进行远程监视和控制，如仍沿用就近监测的办法，则在技术上和经济上都是不足取的，必须采用专门的措施来克服主要由相距遥远所造成的因难。GSM技术的成熟运用，为我们提供了一个更好的选择。所谓远动，就是应用通信技术对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各项功能。
1远程监测技术在电力系统中的应用
现代的电力系统，调度指挥中心要采集和处理的数据量多，实时性要求高。早期的靠电话采集数据、下达命令的调度手段显然速度慢，实时性差，已无法满足要求。特别是在事故情况下，丧失时机可能就会造成极大的危害。实现电网调度自动化首先要采集实时数据，对电网的运行进行监视和控制远动系统可为调度控制中心采集实时数据，实现对远方设备的监视和控制，因此它是电力系统调度自动化的基础，无异于耳目和手足，远动系统已成为电网调度自动化系统的重要组成部分。
电力系统远程监测的主要任务是：将表征电力系统运行状态和变电所的有关实时信息采集到调度控制中心。测量量：有有功功率、无功功率、电压、电流、频率；状态量：有断路器、隔离开关的位置状态，自动装置、继电保护的动作状态，远动设备的运行状态等。应用通信技术传送被测变量的测量值，称为远程测量，简称遥测。应用通信技术完成对设备状态信息的监视，称为远程信号，简称遥信。应用通信技术，完成改变运行设备状态的命令称为远程命令，又称遥控。如断路器的合闸、分闸等，发出相应的控制命令。这种应用通信技术，完成对有两个确定状态的运行设备的控制称为远程切换。在我国，通常把远程切换也称为遥控。遥测、信、遥控和调是运动系统的四项基本功能，在我国称之为四遥。远动是应用通信技术完成迢遥测、信、遥控和调等功能的总称。随着科学技术的进步，远动系统的功能根据电力系统调度自动化的实际需要还在不断地扩展，例如为了有助于分析电力系统的事故，远动装置可以按顺序记录断路器事故跳闸的时间，这称为事件顺序记录；也可以记录事故发生前后一段时间的遥测值，这称为事故追忆。此外，为了保证远动装置的正常运行和便于维护，还具有自检查、自诊断功能等等。
2系统实现
2.1 SMS系统GSM网络是国内覆盖范围最广、应用最普遍的无线通信网络。GSM调制解调器和GSM通用通信模块的出现和应用给GSM的发展注入了新的活力。它改变了传统的以话音为主的通信手段，使GSM网络数据通信的范围更加广阔。其优点是可靠性高，传输速度快，数据传输价格便宜，不占用话音通信通道。当接收端用户关机或不在服务区内时，SMSC会暂时保存该短消息。接收端用户如果在规定时间内重新处于工作状态，SMSC会立刻发送短消息给接收端用户。当发送成功时会返回发送端用户一个确认信号。
2.2 报警系统构成报警系统利用报警工作站是由Siemens公司的TC35GSM模块和变电站现有的SCADA系统中的报警信息数据库结合在一起来完成自动报警的功能。变电站SCADA系统中都包括有在运行设备发生异常时系统进行预告报警的功能，这些报警信息通常是采用数据库的方式存储。TC35是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，主要由GSM基带处理器、RF模块、Flash存储器和电源模块四部分组成。该模块有语音、数据、短消息、FAX四种传输方式；工作在GSM900MHz和1800MHz频带范围内；工作电压3．3V…5．5V；对外提供标准的RS232接口和电源接口。
在变电站SCADA系统中设立报警工作站，将计算机RS232（串行口）接口用电缆直接与TC35的RS232（串行口）连接。同时由于TC35支持GSM AT指令集，所以可通过报警工作站读取SCADA系统中的报警信息，就可以编制的短信息收发软件来发送和接收GSM短信息，完成报警及数据交换功能。如图：
2.3 短消息收发的实现发送和接收SMS短信息有两种方式：基于AT命令的Text Mode（文本模式）和基于AT命令的PDU（protocol description unit）Mode模式。由于Text模式只能发送ASCII码信息，若要发送中文必须采用PDU模式的16bit编码方式，因此报警系统采用PDU模式来发送和接收SMS短信息。在PDU模式下短信息正文经过编码后转换成UNICODE码被传送。
因短消息的发送形式（由终端发起或以终端为目的）不同，PDU具有两种不同的格式，由终端发起时的PDU格式为L2表1。
以终端为目的时PDU的格式为2。
其中SMSC为短消息服务中心地址，OA／DA为源、目的的地址，PID为协议识别，DCS为数据编码，UDL为用户数据长度，VP为数据有效时间，MR为指明发出信息，SCTS为短消息到达业务中心的时间。PDU结构中的数据必须以16进制格式发送且必须为大写。用户数据LID即有效载荷有8bit方式和7bit方式两种，选用何种方式由DCS设置决定。TC35采用AT指令完成短消息的发（AT+CMGF）、接收（AT+CMGR）、查询（AT+CPMS）和删除（AT+CMGD）等操作，具体操作可查询TC35用户手册。
下面通过对发送的短消息格式的分析来介绍SMS PDU的数据格式。
假设准备将报警短消息“小区变电站1号主变差动动作”发送到XX地区号码为“135XXXXX315”的移动GSM终端上。具体操作如下：
AT+CMGS=35（发送短消息的字节数）
消息发送编码为：
O8 91 xxxxxxxxxxxxxx 11000B91
6831X5XXXX13F5 0008A7 14
5C0F533A53D875357AD9003153F74E3B53D85DEE52A852A84F5C
其中，
O8：表示短消息中心（SMSC）地址长度，指（91）+（6831O82OO9O5FO）的长度，8个字节。
91：表示短消息服务中 6（SMSC）号码类型，91是表明TON／NPI遵守International／E．164标准，指在号码前需加“+”号。
xxxxxxxxxxxxxx：表示短消息服务中心（SMSC）号码编码，例：西安地区SMSC号码为：86138OO29O5OO，编码方式为：每二位取反，奇数位补F为6831082O0905F0。
11：文件头字节。
OO：信息类型（TP-Message-Reference）。
0B：表示被叫号码长度，长度为11位。
91：表示被叫号码类型。
6831X5XXXX13F5：表示被叫号码86135XXXXX315。
OO：固定格式不动代表是短消息。
O8：代表8位UNICODE编码（中文必须用UNI―C0DE编码）。
A7：代表此短消息在短消息中心存储的时间是24小时。
14：表示短消息长度。
5C0F 533A 53D8 7535 7AD9 0031 53F7 4E3B 53D8 5DEE 52A8 52A8 4F5C表示待发送中文字符的UNICODE码。其中，字符原码与其UNICODE码对应关系如下：
小－5C0F,区－533A，变－53D8，电－7535，站－7AD9，1－0031，号－53F7，主－4E3B，变－53D8，差－5DEE，动－52A8，动－52A8，作－4F5C。
3结束语
利用变电站SCADA系统，结合Siemens公司的GSM模块TC35构成的变电站短消息自动报警系统，实现为保证变电站的安全经济运行，提高变电站综合自动化水平，为实现变电站无人值班提供了一种新的技术支持。
参考文献：
[1]朱岸明等.基于GSM短消息的变电站自动报警系统.西北电力技术6/2004.
[2]Siemens TC35 Terminal User Guide WWW．siemens．com／wm
[3]包伟川，宋立业.基于GPRS的箱式变电站监控器设计.现代电子技术 8/2009.
[4]TC35-TR（11版）报警通讯模块手册.
[5]unicode编码表.
[6]闫俊，夏志忠.GSM模块TC35及其电路设计.大连海事大学信息工程学院.
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作者简介：梁小东（1982-），男，陕西榆林人，助理工程师，研究方向为电力运行。