gprs遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù) 采集監(jiān)控系統(tǒng)

        一、引言

        隨著通訊技術(shù)的發(fā)展, 尤其是無線通訊技術(shù)的興起, 極大地豐富了現(xiàn)代城市居民的生活。現(xiàn)代都市住宅樓宇化、高層化大量普及, 城市生活節(jié)奏加快, 以往人工上門抄讀儀表方式存在著抄表效率低下、費(fèi)用回收速度緩慢等問題, 已不再能適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展。如今公共電話網(wǎng)、公眾互聯(lián)網(wǎng)和GSM 無線網(wǎng)絡(luò)已基本上覆蓋全國絕大部分地區(qū), 高效計(jì)算機(jī)管理、大容量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支撐、通訊載體的全球化, 使得傳統(tǒng)上門抄表的方式可以向網(wǎng)絡(luò)化、信息化方向邁進(jìn), 城市級聯(lián)網(wǎng)的儀表抄表和付費(fèi)方式成為發(fā)展的新趨勢。

        對燃?xì)夤緛碚f, 大用戶( 包括工業(yè)生產(chǎn)、公共服務(wù)、采暖制冷企業(yè)、集團(tuán)用戶等) 的用氣量比較大, 在整個燃?xì)夤镜氖蹥饬恐姓加邢喈?dāng)?shù)谋戎?而且所占比重尚在不斷擴(kuò)大之中, 這些公服用戶的用氣情況和回收款情況將直接影響到公司的經(jīng)營效益。

        如何隨時掌握這些大用戶的用氣情況, 并對它們的燃?xì)饬髁坑?jì)以及燃?xì)庠O(shè)備特別是大型燃?xì)庠O(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控, 對燃?xì)夤緛碚f, 是一個非常重要也是一個比較復(fù)雜的問題。

        針對燃?xì)饧瘓F(tuán)燃?xì)饬髁坑?jì)大用戶的發(fā)展、改造以及用戶的收費(fèi)管理、信息采集、數(shù)據(jù)分析、客戶服務(wù), 建立一套針對公服用戶的燃?xì)饬髁坑?jì)/ 燃?xì)庠O(shè)備的GPRS 遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng), 本系統(tǒng)是利用GSM 無線公網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸功能( GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)方式) 來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸。其克服了原有的自己組網(wǎng)方式的通訊距離短, 性能不穩(wěn)定,網(wǎng)絡(luò)維護(hù)復(fù)雜, 費(fèi)用高等缺點(diǎn), 可實(shí)現(xiàn)普通場合的無死區(qū)覆蓋, 并且無距離限制, 具有以下特點(diǎn):

        ①、及時了解燃?xì)饬髁坑?jì)/ 燃?xì)庠O(shè)備的運(yùn)行狀況, 通過對這些數(shù)據(jù)的分析, 發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的隱患, 提高計(jì)量設(shè)備管理水平, 減少供銷差率;

        ②、及時了解單個用戶的用氣參數(shù), 包括燃?xì)鈮毫?、熱?fù)荷、瞬時流量、累積流量等等, 不僅掌握該用戶的用氣特點(diǎn), 合理分配燃?xì)赓Y源, 而且可以隨時掌握用戶的用氣量, 避免欠費(fèi);

        ③、通過對所有公服用戶用氣情況進(jìn)行及時準(zhǔn)確的分析, 為整個燃?xì)夤芫W(wǎng)的合理分析供、調(diào)配提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù); 這也是提高公司對大客戶提高服務(wù)質(zhì)量的一種有效手段。

        GPRS 遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)具有用戶管理、儀表管理、采集器管理、數(shù)據(jù)查詢分析、報警提示等多項(xiàng)功能。

        本系統(tǒng)充分利用了公眾移動網(wǎng)絡(luò)分布廣泛, 運(yùn)行安全穩(wěn)定的特點(diǎn), 采用工業(yè)級GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸, 研制的難點(diǎn)是掌握GPRS 數(shù)據(jù)傳輸格式、數(shù)據(jù)加密技術(shù)、APN 接入及隧道連接、防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。

        二、本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式的選擇

        根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)和應(yīng)用情況, 有下列傳輸技術(shù)可供選擇:

        無線方式( 集群數(shù)傳技術(shù)或GPRS數(shù)傳技術(shù)) ;DDN 專線、X.25 或Frame Delay技術(shù);PSTN( 中國公眾電話網(wǎng)) 技術(shù);上面的這些傳輸方式, 都各有優(yōu)缺點(diǎn):集群數(shù)傳技術(shù)必須有專用集群系統(tǒng)支持并需申請專用頻點(diǎn), 系統(tǒng)投資大, 而且通訊速度較慢;DDN 專線、X.25 或Frame Delay技術(shù)傳輸速度較快, 但覆蓋區(qū)域有限,運(yùn)營成本高, 在數(shù)據(jù)量不是很大的情況下, 有點(diǎn)大材小用;

        PSTN 電話撥號方式覆蓋區(qū)域廣,投資少, 運(yùn)營成本低, 簡單方便, 穩(wěn)定可靠, 速度稍慢, 但在數(shù)據(jù)量不是很多的情況下, 完全能夠滿足要求。

        GPRS 通訊方式具有實(shí)時在線、按量計(jì)費(fèi)、快捷登錄、高速傳輸、覆蓋范圍廣、無需申請頻率占用、無需架設(shè)專用天線等特點(diǎn), 是目前較為理想的遠(yuǎn)程無線通訊方式。

        GSM 覆蓋區(qū)域較集群方式廣, 可以有效利用稀有的無線資源, 計(jì)費(fèi)方式靈活( 數(shù)據(jù)量或時長) , 能夠快速建立接入, 也可使用IP 協(xié)議連接到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。GPRS 的服務(wù)成本僅是CSD(電路交換數(shù)據(jù), 即通常說的撥號數(shù)據(jù)服務(wù)成本的十分之一。

        綜合比較以上各種傳輸方式的優(yōu)缺點(diǎn), 本系統(tǒng)采用GPRS 方式來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控。

        三、GPRS 遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的組成和工作過程

        GPRS 遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場儀表、GPRS 數(shù)據(jù)采集器及上位機(jī)監(jiān)控和管理系統(tǒng)組成:

        1 、現(xiàn)場儀表

        現(xiàn)場儀表帶有RS485 通訊接口,主要是計(jì)量并顯示用戶的用量情況,并將用量信息、狀態(tài)信息、異常信息傳輸?shù)紾PRS 工業(yè)表數(shù)據(jù)采集傳輸器。

        2、GPRS 工業(yè)表數(shù)據(jù)采集傳輸器

        GPRS 工業(yè)表數(shù)據(jù)采集傳輸器是采用先進(jìn)的微功耗大規(guī)模集成電路、工業(yè)級GPRS 模塊和先進(jìn)的表面貼裝工藝制造的。它集遙讀、遙控、狀態(tài)報警和防竊用等功能于一體, 可廣泛用于工業(yè)儀表的計(jì)量和控制。

        GPRS 工業(yè)表數(shù)據(jù)采集傳輸器可設(shè)置成自動關(guān)閥和被動關(guān)閥狀態(tài)。自動關(guān)閥是表出現(xiàn)異常情況后( 例如欠電壓, 磁干擾) 表立即關(guān)閥。被動關(guān)閥是現(xiàn)場計(jì)量儀表只接收管理系統(tǒng)的正確關(guān)閥命令才執(zhí)行關(guān)閥操作。管理部門的銷售管理軟件可對工業(yè)表的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 并能生成各種統(tǒng)計(jì)分析報表, 真正實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制管理的自動化。

        GPRS 無線遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)采集器能夠每小時采集一次下掛儀表的累計(jì)流量, 每天定時主動向監(jiān)控管理系統(tǒng)傳輸所掛儀表的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集器出現(xiàn)異常情況時( 如外接電源停電) 會主動傳輸報警信息到監(jiān)控管理系統(tǒng), 提示及時維修。GPRS 無線遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)采集器可由監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)定所掛接儀表的數(shù)量和型號, 并可由監(jiān)控管理系統(tǒng)隨時讀取數(shù)據(jù)采集器當(dāng)前狀態(tài)如數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部時間、所掛表數(shù)、儀表類型等信息。

        3 、監(jiān)控中心設(shè)置及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主機(jī)

        選擇IBM 的AS/400 小型機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的主機(jī)。系統(tǒng)本身自帶操作系統(tǒng)( OS400 ) 、數(shù)據(jù)庫( UDBFOR AS400 ) 、安全保障系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、通訊和性能監(jiān)控系統(tǒng)和辦公軟件( LOUTS DOMAIN FOR AS400 )等。

        集團(tuán)監(jiān)控和管理中心WEB 服務(wù)器安裝WINDOWS 2000 ( 中文版) 、MSIIS(WEB 服務(wù)器), 主要滿足數(shù)據(jù)遠(yuǎn)端查詢功能。

        監(jiān)控中心搭建具有固定IP 地址的Internet 網(wǎng)絡(luò), 主要由路由器, 防火墻、代理服務(wù)器、監(jiān)控臺、查詢臺、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及相應(yīng)的監(jiān)控軟件、查詢軟件和數(shù)據(jù)庫管理程序等構(gòu)成。

        GPRS 遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)以總公司為中心, 所有的數(shù)據(jù)信息保存在中心的數(shù)據(jù)庫中, 營業(yè)所、小區(qū)和移動操作裝置需要的數(shù)據(jù)都是通過中心獲取。在以總公司服務(wù)器為核心的基礎(chǔ)上完成總公司、營業(yè)所、小區(qū)、移動操作裝置和表之間的數(shù)據(jù)通訊。該方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)集中管理, 降低日常的運(yùn)行、維護(hù)成本, 并可使?fàn)I業(yè)所、小區(qū)的操作受到有效的管理和監(jiān)控。

        GPRS 模塊通過撥號連接到GPRS 網(wǎng)絡(luò), 在GPRS 模塊中設(shè)置有監(jiān)控中心的固定IP 地址和通訊端口號,GPRS 模塊通過IP 地址和端口號尋找到監(jiān)控中心的TCP/IP 服務(wù)器, 向監(jiān)控軟件發(fā)送連接請求, 監(jiān)控軟件接到連接請求后驗(yàn)證其通訊地址, 驗(yàn)證通過后建立相應(yīng)的通訊連接, 各個監(jiān)控終端依次完成與監(jiān)控中心的通訊連接,系統(tǒng)通訊可分為: 監(jiān)控中心對監(jiān)控終端召測和終端主動上報兩種方式。每個監(jiān)控終端與監(jiān)控中心都有各自的通訊連接, 彼此互不干擾, 可實(shí)現(xiàn)逐個通訊或群測群控。

        監(jiān)控中心管理系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì), 分為數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、查詢統(tǒng)計(jì)模塊、報表打印模塊、數(shù)據(jù)庫備份模塊等?？蓪?shí)現(xiàn)用戶信息管理、表具信息管理、交費(fèi)信息管理、用戶表具通訊、用戶信息查詢、表具信息查詢、交費(fèi)信息查詢、收發(fā)信息查詢、異常信息查詢、保修信息查詢、時段用量分析曲線、SIM 卡管理、自動發(fā)送設(shè)置、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)及打印數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)等功能。

        4 、工作過程

        GPRS 工業(yè)表數(shù)據(jù)采集傳輸器使用時, 將所要采集傳輸?shù)墓I(yè)燃?xì)獗砼c對應(yīng)采集傳輸器按照一定規(guī)則相連接, 膜式表用脈沖計(jì)數(shù)接口與采集傳輸器相連, 帶有RS485 接口的智能表用485 接口與采集傳輸器相接, 如有閥門將閥門控制線與采集傳輸器相接。然后到管理部門的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中開戶, 計(jì)算機(jī)錄入用戶信息, 并發(fā)送初始化命令到采集傳輸器中, 作相應(yīng)的初始化操作, 當(dāng)采集傳輸器返回正確的信息后表示可以進(jìn)行其他操作。燃?xì)夤就ㄟ^計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以實(shí)時、定時遙讀、遙控用戶的帶有GPRS 工業(yè)表數(shù)據(jù)采集傳輸器的現(xiàn)場計(jì)量儀表, 以實(shí)現(xiàn)實(shí)時或定時抄讀表信息、控制開關(guān)閥、異常處理等操作。燃?xì)夤靖鶕?jù)每月抄表數(shù)據(jù)提示用戶繳費(fèi)。維修人員現(xiàn)場維修時需要計(jì)算機(jī)系統(tǒng)授權(quán), 獲得授權(quán)手機(jī)或手持設(shè)備在授權(quán)時間內(nèi)( 一般8 小時) 可對指定的采集傳輸器現(xiàn)場計(jì)量儀表進(jìn)行檢表、抄表、開關(guān)閥操作。外電停電后采集傳輸器仍可工作24 - 36小時以上, 并且記錄各種異常報告, 同時定期向管理系統(tǒng)發(fā)送表欠壓狀態(tài),供電恢復(fù)后, 自動停止發(fā)送欠壓信息。如果所采集傳輸?shù)默F(xiàn)場計(jì)量儀表出現(xiàn)磁干擾、斷線, 采集傳輸器會主動發(fā)送信息到管理系統(tǒng)。

        數(shù)據(jù)采集方式分定時和實(shí)時兩種, 可根據(jù)用戶設(shè)置定制, 具有采集數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確, 并能快速生成用量統(tǒng)計(jì)分析表、交費(fèi)單據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。除此之外,系統(tǒng)還提供了設(shè)備管理功能, 如告警:開箱告警、欠壓告警等; 控制功能: 對欠費(fèi)用戶進(jìn)行提示、關(guān)閥等; 并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)功能, 在停電24 - 36 小時內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)還結(jié)合了短信平臺, 在告警時, 以短信的方式發(fā)送到管理系統(tǒng)或通知相關(guān)的管理人員。

        四、應(yīng)用展望

        GPRS 遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用, 使燃?xì)夤灸軌螂S時了解公服用戶燃?xì)饬髁坑?jì)/ 燃?xì)庠O(shè)備的運(yùn)行狀況, 通過對這些數(shù)據(jù)的分析, 便于及時發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的隱患, 提高計(jì)量設(shè)備管理水平, 減少供銷差率。此外,還能夠隨時了解單個用戶的用氣參數(shù), 包括燃?xì)鈮毫?、瞬時流量、累積流量等, 便于掌握該用戶的用氣特點(diǎn), 合理分配燃?xì)赓Y源, 而且可以隨時掌握用戶的用氣量, 避免欠費(fèi); 通過對所有公服用戶用氣情況進(jìn)行及時準(zhǔn)確的分析, 為整個燃?xì)饩W(wǎng)的合理分析供、調(diào)配提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù), 改變了以往人工查表方式的低效率和作弊隱患, 提高了燃?xì)夤芾矸?wù)質(zhì)量水平, 便于與原有收費(fèi)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)集成。

        GPRS 遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用廣泛, 可適用于燃?xì)? 水, 電遠(yuǎn)程監(jiān)控或無線自動抄表、輸油/ 氣管道監(jiān)控、油/ 氣井/ 臺監(jiān)控、交通監(jiān)控、氣象檢測、環(huán)境檢測、其它遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)等場合。采用GPRS 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信方法解決了遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)通信問題, 比起其它有線通信方式有著不可比擬的優(yōu)越性。由于采用的是無線模式, 數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘玫搅撕艽蟮奶岣?。?dāng)然, 該方法的實(shí)施也還在一些缺陷, 如GPRS 通信方式比起CSD( 電路撥號) 通信方式的可靠性和實(shí)時性還有待提高。但是, 隨著GPRS 網(wǎng)絡(luò)的逐漸完整和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟, GPRS 在其它工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用必將越來越廣闊。