GPRS管网数据远程监测系统Word格式.docx
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2、主控室使用无线数据专线9
附表几种数据采集常用通信方式比较10
前言
随着社会的发展,各种管网(热、水、电、油、煤气等)越来越多,管网测点数据的采集和及时传输是管网稳定、可靠运行的保证,要求计算机管网监测系统必须能够在较低费用的前提下提供及时、准确的信息。
然而,在使用的过程中,采用电话拨号、无线电台等方式的管网监测系统的不足之处逐渐凸现出来。
采用电话线传输数据,拨号过程冗长,而且线路建设有一定困难;
采用无线电台,解决误码率、抗干扰是一个令人头疼的问题,而且受无委会频率管制的影响,在频率使用、传输距离上受一定限制;
采用专线电路,不可能对所有大面积分散的数据采集子站进行专线铺设,更不能承担高昂的运行费用。
针对这些问题,采用先进成熟的GPRSDTU模块为远程数传模块,依托稳定、可靠的中国移动GPRS网络,在保证数据传输的及时、准确的前提下,将系统运行费用也降低到了最低;
通信链路由专业的运营商来维护,避免了用户在使用监测系统的同时,还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题;
节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。
1系统简介
基于GPRSDTU模块的管网数据远程监测系统采用GPRS作为通信手段,利用GPRS移动数据通信网络组成数字数据传输网络,为用户提供各种速率的高质量、透明数据传输的永久或半永久性专用电路,为客户建立自己的专用数据网。
具有以下特点:
a.永远在线:
GPRSDTU一开机就能自动附着到GPRS网络上,并与您的数据中心建立通信链路,随时收发用户数据设备的数据,具有很高的实时性;
b.按流量计费:
GPRSDTU一直在线,按照接收和发送数据包的数量来收取费用,没有数据流量的传递时不收费用;
c.高速传输:
GPRS网络的传输速度最快将达到160Kbps,速率的高低取决于移动运营商的网络设置,根据中国移动的网络情况,目前可提供20~40Kbps的稳定数据传输;
d.组网简单、迅速、灵活:
GPRS无线DDN系统可以通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络,为广大中小用户提供接入便利,节省接入投资;
e.通信链路由专业运营商维护:
由于采用中国移动的GPRS数据业务,因此链路维护也由中国移动负责,免除通信链路维护的后顾之忧;
f.防雷击:
由于采用中国移动的GPRS数据业务,所以在不影响上网的前提下,GPRSDTU的发射功率非常小,天线非常短,而且无需高架,克服了有线传输和无线电台传输容易引雷击坏设备的缺点。
2GPRS系统简介
GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的英文简称,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。
GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构,这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。
因此,现有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。
GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源。
从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。
特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。
GPRS理论带宽可达171.2Kb/s,实际应用带宽大约在10-70Kb/s,在此信道上提供TCP/IP连接,可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。
GPRS是一种新的移动数据通信业务,在移动用户和数据网络之间提供一种连接,给移动用户提供高速无线IP。
GPRS采用分组交换技术,每个用户可同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以由多个用户共享,资源被有效的利用,数据传输速率高达160Kbps。
使用GPRS技术实现数据分组发送和接收,用户永远在线且按流量计费,迅速降低了服务成本。
GPRS移动数据传输系统有很大的应用范围,几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用,如城市配电网络自动化、自来水、商业POS机、INTERNET接入、个人信息、股票信息、金融、交通、公安等,尤为适合管网远程监测系统。
3系统构成
3.1现场采集子站构成
现场采集子站由PLC通过RS-232通讯口与GPRSDTU传输模块连接,每一个GPRSDTU传输模块装入一个中国移动的数据SIM卡即可。
3.2主控室构成
主控室构成分为两种方案:
方案一:
系统拓扑结构见附图一。
计算机直接与GPRSMODEM相连,申请固定IP地址,数据通过无线网卡接入。
这种方式适合采集点较少(采集点200个左右,每次数据传输量100字节左右,每个子站数据采集间隔不小于1分钟;
若系统实时性要求稍低,每个子站数据采集间隔可大于1分钟,采集子站的数目可以较多。
方案二:
系统拓扑结构见附图二。
计算机与中国移动提供的数据专线相连,数据发送到中国移动的服务器后由专线传送到主控室计算机。
这种方式适合采集点很多(大于200),或采集点虽然较少,但实时性要求很高的情况。
子站上电后自动向主控室申请入网,主控室计算机接到请求后将子站列入网上设备表,开始进行数据通信。
4GPRSDTU传输模块
Ø
使用方便、灵活、可靠
支持双频GSM/GPRS
符合ETSIGSMPhase2+标准
数据终端永远在线
实时时钟
支持A5/1&
A5/5加密算法
4.2增强功能
透明数据传输与协议转换
支持虚拟数据专用网
短消息数据备用通道(选项)
STK卡特殊功能配置
支持TTL/RS-232/485或以太网接口
支持音频接口,方便维护操作
系统配置和维护接口
通过Xmodem协议进行软件升级
支持空中软件升级和远程维护(选项)
自诊断与告警输出
抗干扰设计,适合电磁环境恶劣的应用需求
防潮设计,适合室外应用
4.3传输效率
◆用户数据传输效率(用户数据占网络层总数据的比例):
DTU支持不同组网方式,不同的数据包长度,这时有不同的传输效率。
下面假设在DTU当前最长所能支持的最大用户数据包长的情况下,即1024字节包长。
支持DTU主动发起到数据中心的数据传输:
最大传输效率(w)=97.3%
支持双向主动互传:
最大传输效率(w)=95.9%
◆传输时延(从发送到接收数据之间的时间):
不同的数据包长度,传输的时延不同。
根据目前移动的网络状况,一般一个包长为100到200字节之间的数据包可以在1秒内互传完毕。
大于200字节的数据包平均在1秒到3秒之间可以互传完毕。
◆稳定性
有效率:
发送成功数据占总发送数据比例
根据我们的使用的结果来看,在网络正常的情况下,一般数据包均为无漏码错码。
稳定性综合参数:
有效率x传输效率
网络有效带宽和最大传输单元(MTU)之间存在着极其重要的关系,一般MTU增大到200字节以上不会明显增加带宽,但会增大平均延迟,测试结果表明MTU的最优大小是200字节左右。
断线自动连接
自动检测网络连接状况
设备自诊断、自恢复
4.4配置方便性
菜单式配置(超级终端,无需专用软件)
维护软件配置
4.5结构
内部连接可靠性:
GPRS模块与PCB、SIM卡之间均为固定连接
产品尺寸:
110x56x15mm
安装方便:
外壳螺丝固定
防震:
接插件少,具良好抗震性能
4.6环境参数
温度:
-20~55℃
相对湿度:
95%(无凝结)
5中心监测软件
主控室监测软件采用通用编程工具开发,具有灵活性好、针对性强的特点,可以对采集来的现场数据和实时数据进行分析、处理、保存、入库,制作输出报表、绘出各种曲线,从而实现整个系统的远程抄表、实时监测及自动化管理功能。
界面友好、操作简单方便,真正实现了高效率和办公自动化。
可同时兼容多个二次仪表厂家的通信协议,也可根据用户的要求增加用户自己的通信协议。
系统的网络数据库使网络化管理变得简单易行,同时为后期实现数据深层次的加工处理提供了有效的数据依据。
◆直观的用户地图
用户管理界面采用数字地图,界面可放大缩小,在此界面上可观察到各个用户的运行情况,通过点击用户即可进入该用户实时曲线界面。
◆强大的报表功能
系统可以针对某一用户、某一站点或者整个系统自动做出日报表、月报表、年度报表等汇总报表。
日报表统计一天24小时整点的运行参数和累计流量以及用汽量,累计停电时间等情况;
月报表统计当月每天的运行数据,列出每天的用汽情况和停电时间等情况;
年度报表统计一年12个月每月的用汽情况和停电情况。
报表可按照用户要求定制,直接进行预览、打印。
◆实用的图表曲线功能
系统可以针对某一站点、某一用户或者整个系统自动做出日用汽量直方图、趋势曲线,月用汽量直方图、趋势曲线,年用汽量直方图、趋势曲线。
直观的反映出各个用户的用汽情况。
曲线可任意放大、缩小和拖动。
◆故障处理和报警功能
主控室对于出现的通信故障和数据超限产生报警,并将产生报警的时间和原因记录入数据库,报警方式为窗口提示、声音报警等。
◆强大的数据库查询功能
操作员可通过设置不同的查询条件(包括时间、用户、数据范围等)从数据库中获得各种历史数据,显示这一时刻的瞬时流量、累计流量等参数。
也可查询报警记录,获得产生报警的时间和原因。
数据库可方便的进行维护,数据库采用SQLSERVER网络数据库,可对各种数据进行分析,并可在权限范围内实现局域网或远程数据共享。
◆完整的设备数据库
软件中可录入每个站点现场所用设备、管径等,以及现场联系人的名字和电话,使用起来更方便。
◆右键添加用户功能
添加用户时,只需在界面图需要放置的地方单击右键,选择添加用户,即可将用户放置到所在位置,若位置不准确,可单击右键,选择移动用户,然后点击需要移动的用户,将其移动到合适的位置。
◆兼容不同通信协议
在监测网络中可有不同厂家的仪表,通过设备选择可设定仪表所用的通信协议,数据接受时自动辨别。
并可根据用户要求增加通信协议。
◆实时在线功能
系统对所有监测子站能够进行群收群发;
根据系统要求,对各采集子站设定不同的采集间隔(可以任意设置),
◆系统安全设置
系统设置多级权限,不同权限的功能有所不同。
系统管理员可以使用所有的功能,而对于一般用户来说,数据库维护,系统维护等一些涉及系统内部安全的设置功能限制使用。
附图GPRS通信系统结构图
1、主控室直接与无线设备相连
2、主控室使用无线数据专线
附表几种数据采集常用通信方式比较
传输方式
比较内容
GPRS
DTU
有线
拨号方式
专线方式
光纤
传输模式
覆盖范围
全国
区域
建设费用
一般
较低
较高
高
施工难度
施工周期
较短
较长
长
计费方式
流量
时间+次数
租赁
运行费用
通信速率
误码率
低
可靠性
实时性
极低
维护成本
应用场合
分散、实时数据传输
对实时无要求的场合
较大数据实时传输
短消息
超短波
无线数传电台
不大于20KM
按流量无月租
条/0。
1元
占频费
20KBps
1.2kBps
群收群发
支持
不支持
传输时延
短
网络协议
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