GPRS DTU在燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

　　摘要

　　燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，用于現(xiàn)場監(jiān)測和自動(dòng)化管理。遠(yuǎn)程監(jiān)測主要利用RTU為終端，目前有多種形式，可以利用PSTN，鋪設(shè)專用線路無線電臺(tái)等。本文利用GPRS 來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，對(duì)供氣過程進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)監(jiān)視口，并為生產(chǎn)、調(diào)度和管理提供必要的參考數(shù)據(jù)，較好地滿足了城市燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)控的需要。

　　系統(tǒng)構(gòu)成

　　本系統(tǒng)既可通過監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)對(duì)燃?xì)夤艹罢{(diào)壓站遠(yuǎn)程控制。也可通過移動(dòng)終端設(shè)備對(duì)現(xiàn)場儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，使生產(chǎn)管理人員掌握管嘲壓力變化、流景情況，及時(shí)進(jìn)行處置。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。由壓力變送器、GPRS DTU、Internet網(wǎng)絡(luò)和管理中心計(jì)算機(jī)組成。

　　位于不同的調(diào)壓站現(xiàn)場，對(duì)管網(wǎng)壓力、流量實(shí)時(shí)監(jiān)測。其中壓力傳感器為一個(gè)橋式應(yīng)變片，在壓力作用下，彈性體發(fā)生形變，導(dǎo)致應(yīng)變片形阻變化，得到一個(gè)與形變線性的輸出，通過放大器放大和變送器電路得到4～20mA信號(hào)輸出。

　　其硬件原理如圖所示，壓力信號(hào)通過RS232接口直接連接無線數(shù)傳終端 GPRS DTU模塊實(shí)現(xiàn)無線透明傳輸。這樣現(xiàn)場壓力信號(hào)通過INTENET網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫。

　　燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多，要求能滿足突贊|生數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè)所有數(shù)據(jù)采嵬點(diǎn)的數(shù)據(jù)，因此可以滿足燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)踞采集和傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件主要有：數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)分析模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將獲取的壓力、流量信號(hào)經(jīng)RS一232接口發(fā)送給GPRS無線數(shù)傳模塊，通過INTNET傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)。

　　GPRS通訊模塊DTU數(shù)據(jù)傳送

　　GPRS采用分組交換技術(shù)，可以同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一個(gè)無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，從而實(shí)現(xiàn)了高速率數(shù)據(jù)傳輸。由于GPRS支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信扮議的應(yīng)用，具有全雙工運(yùn)作，間隙收發(fā)，永遠(yuǎn)在線，只在收發(fā)數(shù)據(jù)才占用系統(tǒng)資源等特點(diǎn)，使得GPRS通訊模塊開機(jī)能自動(dòng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并與監(jiān)控中心建立通信鏈路，隨時(shí)收發(fā)現(xiàn)場采集到的壓力、流量等數(shù)據(jù)。調(diào)壓站數(shù)據(jù)采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)，GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/S，目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，能滿足燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求。

　　使用GPRS附絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕K端設(shè)備DTU支持PPP、TCP、UDP、ICMP等眾多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和SOCKET標(biāo)準(zhǔn)，具備透明數(shù)據(jù)傳輸和用戶自由控翩?zhèn)鬏攦煞N模式。同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、設(shè)備間、設(shè)備與中心問等各種不同的通訊模式㈨。使用Rs232接口，可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，隨時(shí)隨地接入Internet。

　　在透明傳輸模式下，DTU不解析從串口收到的任何數(shù)據(jù)，直接將數(shù)據(jù)作為TCP或UDP的數(shù)據(jù)進(jìn)行抒包發(fā)送，而對(duì)其體數(shù)據(jù)的解析分別由后端數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備和前端數(shù)據(jù)中心的相關(guān)服務(wù)器進(jìn)行處理。

　　DTU作為服務(wù)器模式使用時(shí)，DTU將一直處于監(jiān)聽等待狀態(tài)，監(jiān)聽由遠(yuǎn)程客戶端發(fā)起的連接。遠(yuǎn)程客戶端要建立通訊必須知道服務(wù)器設(shè)備的IP地址和監(jiān)聽端口號(hào)。DTU作為客戶端模式使用時(shí)，DTU設(shè)備先要與服務(wù)端建立連接。通過串口與DTU相連的設(shè)備首先向串口發(fā)送數(shù)據(jù)，DTU(處于透傳模式)接收并緩存這些數(shù)據(jù)，如果DTU沒有與遠(yuǎn)程服務(wù)器建立連接，則DTU首先要建立這個(gè)連接。連接被建立，數(shù)據(jù)就可眥在客戶端與服務(wù)端之間雙向傳輸。接入網(wǎng)絡(luò)后，DTU根據(jù)參數(shù)的設(shè)置會(huì)與設(shè)置好的數(shù)據(jù)中心建立連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

　　監(jiān)控中心

　　整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由中心上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)兩部分組成。上位機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與處理服務(wù)器。工作站和數(shù)據(jù)庫。其中，數(shù)據(jù)采集與處理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)與通訊前置機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，與移動(dòng)公司聯(lián)網(wǎng)獲得數(shù)據(jù)，中心計(jì)算機(jī)運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)的后臺(tái)監(jiān)測分析軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集分析與報(bào)表等功能;數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用來存儲(chǔ)和管理整個(gè)系統(tǒng)的過程數(shù)據(jù)庠工作站的任務(wù)是提供—個(gè)良好的人機(jī)界面供詞度員進(jìn)行監(jiān)視和控制，下位機(jī)系統(tǒng)由DTU單元組成。

　　監(jiān)控中心擁有固定的IP地址，要和每一個(gè)燃?xì)庹{(diào)壓站數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)連接，GPRS模塊登陸GSM網(wǎng)絡(luò)后，自動(dòng)連接到監(jiān)控中心，向監(jiān)控中心報(bào)告其IP地址，并保持和維護(hù)鏈路的連接，GPRS模塊監(jiān)測鏈路的連接情況，一旦發(fā)生異常，GPRS模塊自動(dòng)重新建立鏈路，監(jiān)控中心和GPRS模塊DTU之間就可以通過IP地址用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

　　配置軟件　　

　　實(shí)時(shí)顯示

　　1、左側(cè)設(shè)備列表顯示出當(dāng)前在線和離線設(shè)備的信息，當(dāng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，將從“離線設(shè)備列表”進(jìn)入“在線設(shè)備列表”，設(shè)備長時(shí)間不在線將從“在線設(shè)備列表”進(jìn)入“離線設(shè)備列表”;

　　2、左上角顯示燃?xì)鉂舛取⒐╇姺绞?、通風(fēng)設(shè)備是否打開等信息;

　　3、右上角實(shí)時(shí)顯示燃?xì)鉂舛鹊惹€;

　　4、下側(cè)顯示設(shè)備編號(hào)、用戶名稱、聯(lián)系人、電話、傳真、手機(jī)、地址、SIM卡號(hào)等信息;

　　5、中部文字提示當(dāng)前設(shè)備登陸時(shí)間，采集回傳數(shù)據(jù)的最后時(shí)間;

　　歷史記錄

　　用戶可以根據(jù)時(shí)間段來搜索歷史記錄;

　　歷史記錄將以曲線形式繪制在窗口上面，歷史記錄可以以列表的形式顯示在窗口下面，通過歷史記錄可以查看設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和相關(guān)趨勢;

　　同時(shí)查詢的歷史記錄可以導(dǎo)出為excel表格;

　　結(jié)束語

　　通過對(duì)GPRS的燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的采集以及分析功能對(duì)燃?xì)夤芾砭哂兄匾饬x，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)電壓電流超限、氣體濃度超限等狀況時(shí)，現(xiàn)場控制器發(fā)送報(bào)警短信，按照泄漏濃度可以打開風(fēng)扇、關(guān)閉閥門等，且系統(tǒng)成本低廉，可應(yīng)用于燃?xì)夤芫W(wǎng)的遙測遙控，使其更加安全、經(jīng)濟(jì)?？煽窟\(yùn)行，提高供氣管理的自動(dòng)化水平，可以節(jié)省大量的人力物力。