基于GPRS的燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案

　　摘要：本文提供了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了GPRS技術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS無(wú)線傳輸應(yīng)用于燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
　　關(guān)鍵詞：GPRS；DTU；Internet；燃?xì)猓?BR>一、 概述
　　城市燃?xì)馐浅鞘心茉垂?yīng)的重要組成部分，是城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。發(fā)展城市燃?xì)猓瑢?duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、方便人民生活、促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展城市公用事業(yè)意義十分重大，是實(shí)現(xiàn)城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。
二、 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能要求
　　本項(xiàng)目由A,B,省會(huì)市三市燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控調(diào)度 SCADA 系統(tǒng)組成，三地市監(jiān)測(cè)中心數(shù) 據(jù)互通。
　　1、燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　如上圖所示燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控調(diào)度系統(tǒng)由遠(yuǎn)程終端單元（RTU）、GPRS DTU、無(wú)線 GPRS網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度中心幾個(gè)部分組成。
　　數(shù)據(jù)采集將每個(gè)調(diào)壓站內(nèi)的壓力、溫度、流量等數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端動(dòng)態(tài)地發(fā)送到燃?xì)夤芾硖幍恼{(diào)度中心。調(diào)度中心負(fù)責(zé)對(duì)所接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、生成表格、曲線顯示等處理，并且在出現(xiàn)非正常燃?xì)鈧鬏敔顟B(tài)的時(shí)候進(jìn)行報(bào)警，使現(xiàn)場(chǎng)故障能夠的到及時(shí)、有效的處理，避免產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)損失。 三、遠(yuǎn)程終端單元（RTU） 遠(yuǎn)程終端單元RTU分散的分布在燃?xì)夤芫W(wǎng)的遙測(cè)點(diǎn)上，主要由GPRS智能模塊、電源、天線、PLC的CPU及各種I/O模板及后備電池、機(jī)箱等幾部分組成。 遠(yuǎn)程終端單元RTU與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度中心傳送數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令。

1、具體功能如下：
　　RTU機(jī)箱： 安裝于遙測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)，為壁掛式，具有防盜功能（包括GPRS模塊天線），其固定螺絲置于箱體內(nèi)，設(shè)置門(mén)鎖，箱體內(nèi)具有220V交流電，信號(hào)輸入輸出接線端子，設(shè)置交流進(jìn)線空氣開(kāi)關(guān)，配備一220V交流電插座（檢修時(shí)方便使用）
　　PLC： 基本功能要求 無(wú)需監(jiān)控中心控制，可自行進(jìn)行測(cè)量，并保存累積數(shù)據(jù)系統(tǒng)； 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能（可通過(guò)監(jiān)控中心設(shè)定校準(zhǔn)），采集到的數(shù)據(jù)以時(shí)間為順序，以5分鐘/每次的密 度，能在RTU端存儲(chǔ)一天的歷史數(shù)據(jù)，程序、參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)具有掉電保護(hù)功能；
　　定時(shí)上報(bào)：把從儀表采集到的數(shù)據(jù)，以定時(shí)（整5分鐘報(bào)一次）方式上報(bào)； 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)播：可以響應(yīng)各監(jiān)控中心發(fā)出的查詢(xún)請(qǐng)求，將實(shí)時(shí)時(shí)刻或歷史時(shí)刻的數(shù)據(jù)發(fā)給監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)可發(fā)給多個(gè)監(jiān)控中心；
　　輸入信號(hào)損壞時(shí)發(fā)出報(bào)警信息；
　　當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位，或系統(tǒng)運(yùn)行、通信發(fā)生異常死機(jī)復(fù)位（看門(mén)狗復(fù)位）時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)復(fù)位類(lèi)型不同進(jìn)行復(fù)位處理，保證系統(tǒng)正常工作。 可為一次儀表（兩線制，三線制）提供24V電源，具有一次表供電功能。
四、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端---廈門(mén)才茂通信科技有限公司CM 3150P GPRS DTU CM 3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級(jí)嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái),超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶(hù)提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶(hù)，產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
 無(wú)線參數(shù)：
　　支持EGSM900/GSM1800無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
　　GPRS multi-slot class 10 編碼方案：CS1~CS4 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范 Compliant to 　　　　GSM phase 2/2+ 支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短信和傳真
　　硬件系統(tǒng)：
　　CPU:工業(yè)級(jí)ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業(yè)內(nèi)最高級(jí)CPU) FLASH：8MB（可擴(kuò)展至32MB）(業(yè)內(nèi)最大內(nèi)存容量) SDRAM：64MB（可擴(kuò)展至256MB） 接口： 1個(gè)RS232串口。串口速率110~230400bits/s 指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。 天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。 SIM卡接口：3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶(hù)卡接口。 電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車(chē)頭電源插座。 語(yǔ)音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口。
供電：
外接電源：DC 9V 500mA 寬電壓供電：DC 5-35V 通信電流：350mA 待機(jī)電流：35mA 工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊： GRPS模塊：Simens MC39i 尺寸： 外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件） 其他參數(shù)： 工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC 儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC 相對(duì)濕度 95%(無(wú)凝結(jié))
 軟件功能：
智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。 支持RSA，RC4加密算法 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 支持虛擬數(shù)據(jù)專(zhuān) 用網(wǎng)（APN） 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問(wèn)
支持雙數(shù)據(jù)中心備份 支持多數(shù)據(jù)中心 支持主從模式 支持短信、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)連接。 支持短消息備份及告警。 多重軟硬件看門(mén)狗 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
可以用做普通撥號(hào)MODEM 支持telnet功能。 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制 通過(guò)串口軟件升級(jí) 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng) 五、調(diào)度中心 調(diào)度中心可以設(shè)一主一備兩個(gè)中心（即有一主一備兩個(gè)IP地址），平時(shí)RTU端的GPRS模塊只與調(diào)度中心主中心（主IP地址）聯(lián)系，當(dāng)主IP地址聯(lián)系不上時(shí)，RTU端的GPRS模塊能主動(dòng)的與備用中心地址聯(lián)系，切換到備用系統(tǒng)進(jìn)行工作，當(dāng)主IP地址系統(tǒng)恢復(fù)正常，關(guān)閉備用IP地址系統(tǒng)時(shí)，能恢復(fù)到主IP地址系統(tǒng)進(jìn)行工作。

　　移動(dòng)APN專(zhuān)線方式： 中心用一個(gè)服務(wù)器組作為中心接收，中心采用APN專(zhuān)線連接。此種方案先向移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)APN寬帶業(yè)務(wù)，并申請(qǐng)邦定IP地址。 終端設(shè)備通過(guò)RS232串行方式接到GPRS 智能終端上，GPRS 智能終端與GPRS基站通信，但與電路交換或數(shù)據(jù)呼叫不同，GPRS數(shù)據(jù)分組是從基站發(fā)送到SGSN節(jié)點(diǎn)，而不是通過(guò)移動(dòng)交換中心MSC連接到語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)上。SGSN與網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN進(jìn)行通信，GGSN對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如Internet網(wǎng)絡(luò)，（參見(jiàn)圖示）來(lái)自Internet、標(biāo)識(shí)有移動(dòng)臺(tái)地址的IP包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，繼而傳送到移動(dòng)臺(tái)上。

　　由于GPRS網(wǎng)絡(luò)工作方式是以IP地址尋址為基礎(chǔ)的，所以目標(biāo)服務(wù)器端必須先接入Internet網(wǎng)絡(luò)以獲得IP地址（固定IP），然后將CM3150P GPRS 智能終端進(jìn)行相應(yīng)初始化，所以監(jiān)控點(diǎn)的GPRS智能DTU設(shè)置好中心固定IP地址和端口號(hào)，上電自動(dòng)向中心固定IP發(fā)起連接，時(shí)時(shí)在線傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。可支持同時(shí)并發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送，無(wú)需輪詢(xún)?cè)L問(wèn)，時(shí)時(shí)性高，運(yùn)行可靠穩(wěn)定。此過(guò)程是由GPRS 智能終端主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，請(qǐng)求TCP/IP連接，當(dāng)TCP/IP連接通道建立以后，服務(wù)器和終端設(shè)備可以雙工地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
　　調(diào)度中心與總調(diào)度中心之間的數(shù)據(jù)傳輸通道 調(diào)度中心A市和調(diào)度中心B市通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)，接收到本地的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送給前置機(jī)設(shè)備。每臺(tái)前置機(jī)掛有GPRS智能數(shù)傳終端，分別通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與省會(huì)市總調(diào)度中心的建立TCP/IP鏈路，雙工地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。接受總調(diào)度中心的時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢(xún)。
　　調(diào)度中心功能 A,B省會(huì)市三市通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)部網(wǎng)連接，調(diào)度中心服務(wù)器通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)向RTU下發(fā)配置信息、控制信息，及接收下位機(jī)上報(bào)的數(shù)據(jù)及告警信息，同時(shí)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提供查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等功能
　　調(diào)度中心的具體功能如下： 能夠給RTU下發(fā)組態(tài)信息、控制命令，能夠校準(zhǔn)RTU的時(shí)鐘。 RTU發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)具備一定的安全措施。 處理RTU的報(bào)警信息。
　　數(shù)據(jù)遙測(cè)功能：定時(shí)巡測(cè)、手動(dòng)巡測(cè)、隨機(jī)抽測(cè)、分組召測(cè)遙控功能：控制RTU開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)、遙信開(kāi)關(guān)狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)管理功能：設(shè)置修改各測(cè)量數(shù)據(jù)上、下限值，通訊參數(shù)在線組態(tài)功能：新增RTU數(shù)據(jù)采集點(diǎn)等參數(shù)通過(guò)組態(tài)定義即可完成。
　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能：對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)建庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)，報(bào)表打印具有數(shù)據(jù)顯示功能： 能顯示測(cè)量的各種數(shù)據(jù)、遙信開(kāi)關(guān)狀態(tài)、各種系統(tǒng)圖形等具有圖形功能,模擬顯示管網(wǎng)圖、水廠工藝流程圖等搶修修理、停水、管網(wǎng)沖洗等數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計(jì)。
　　數(shù)據(jù)共享功能：提供一個(gè)WEB站點(diǎn)，該WEB站點(diǎn)使公司寬帶內(nèi)部網(wǎng)的任意一臺(tái)工作站只通過(guò)WEB瀏覽器就可以登陸查看所有監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的任何時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)。WEB站點(diǎn)通過(guò)用戶(hù)身份認(rèn)證授權(quán)方式控制該用戶(hù)可訪問(wèn)那些監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和存儲(chǔ)的任何時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)。調(diào)度中心系統(tǒng)管理員能增加、刪除可訪問(wèn)用戶(hù)，并對(duì)用戶(hù)進(jìn)行不同權(quán)限的授權(quán)。該WEB站點(diǎn)應(yīng)能通過(guò)超鏈接方式聯(lián)入公司統(tǒng)一平臺(tái)。具備一開(kāi)放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，DLP大屏控制器軟件能夠讀取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
　　通訊服務(wù)器 通訊服務(wù)器中運(yùn)行GPRS通信管理軟件，完成與遠(yuǎn)端無(wú)人值守站點(diǎn)RTU的通信鏈接，協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信系統(tǒng)的監(jiān)視及管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視及管理等任務(wù)。
通信系統(tǒng)服務(wù)器的最低配置為（機(jī)架式，共一套）
* 2*Xeon 3.0GHz以上CPU；
* 4GB ECC DDR2以上內(nèi)存，最高支持8GB以上；
* 4*73.4GB SCSI 熱插拔硬盤(pán)，RIAD 5，10000轉(zhuǎn)/分以上；
* DVDROM；
* 集成雙10/100/1000Mbps Ethernet網(wǎng)卡；
* 熱插拔冗余電源（2口）；
* 17＂液晶顯示器；
* 集成遠(yuǎn)程管理模塊；
* 鍵盤(pán)及鼠標(biāo)等；
* 支持Windows Server 2003 簡(jiǎn)體中文版。

六、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
　　1) 系統(tǒng)開(kāi)放性強(qiáng)，可與上一級(jí)應(yīng)用的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)逢連接，為更深層次的數(shù)據(jù)挖掘，打好基礎(chǔ)。
　　2) 以人為本的操作，友好的人機(jī)界面，完全符合國(guó)人思維和操作習(xí)慣

七、總 結(jié) 該系統(tǒng)可達(dá)到提高燃?xì)饧斢?jì)量管理水平目的，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、 由于對(duì)計(jì)量間天然氣濃度實(shí)施了24小時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，當(dāng)氣體發(fā)生泄漏時(shí)，監(jiān)控室及管理部門(mén)可在第一時(shí)間做出反應(yīng)，極大地提高了生產(chǎn)的安全性；
2、 由于采用遠(yuǎn)程抄表，可大大提高目前抄表人員的工作效率，減少車(chē)輛等資源浪費(fèi)，大幅度降低總體運(yùn)行成本；
3、 通過(guò)對(duì)各計(jì)量間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可實(shí)時(shí)掌握輸差情況，為穩(wěn)定輸差提供科學(xué)依據(jù)；
4、 由于運(yùn)行數(shù)據(jù)全部存入數(shù)據(jù)庫(kù)管理，可按照ISO9000的要求對(duì)流量計(jì)等數(shù)據(jù)資料進(jìn)行管理，系統(tǒng)可自動(dòng)提示流量計(jì)檢定時(shí)間等信息，對(duì)提高管理水平具有重要的意義。