GPRS方式的熱網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).doc

GPRS方式的熱網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)摘要：本文闡述了一個由各種傳感器、plc、gprs dtu和 pc機構(gòu)成的采集系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件實現(xiàn)。采用gprs和plc相結(jié)合的方法，利用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)對熱網(wǎng)的監(jiān)測、控制和管理。關(guān)鍵詞：gprs 數(shù)據(jù)采集中圖分類號：tp274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1007-9416(2012)02-0176-021、概述隨著科學(xué)技術(shù)的飛快發(fā)展，計算機監(jiān)測控制技術(shù)也被應(yīng)用于國民經(jīng)濟的許多領(lǐng)域，城市集中供熱是一種既環(huán)保又節(jié)約能源的供熱方式，現(xiàn)在我們國家許多城市采用集中供熱。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用已久，國外發(fā)達(dá)國家在遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)方面已經(jīng)相當(dāng)成熟，應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，而我國尚處于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展階段，在學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，也不斷的在進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的探索應(yīng)用工作。近幾年來城市集中供熱呈現(xiàn)越來越普遍的趨勢，而遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在熱網(wǎng)的監(jiān)測、控制和管理中相比與其他控制方式有突出的優(yōu)勢。因而國內(nèi)的供熱企業(yè)正在逐步的開始運用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)對熱網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測、控制和管理。由于我們國家大多數(shù)城市的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用無線電臺或電話線撥號上網(wǎng)。而采用電話線撥號上網(wǎng)，雖然安裝維護(hù)費用低，但是網(wǎng)絡(luò)運行期間電話費較高，而且速度不穩(wěn)定，不能滿足系統(tǒng)正常運行需要。采用無線電臺方式，則需要向無線電管委會申請頻點，通訊波特率等方面也受到制約，易受惡劣天氣的影響，人工巡護(hù)，維護(hù)費用高，特別是由于系統(tǒng)體積大并且發(fā)射功率大，從而干擾了儀表系統(tǒng)的正常運行。因為以上兩種通信方式存在的不足，本文提出了一種利用用gprs和plc相結(jié)合的方法來解決以上問題的方法，將各個分用戶的用汽參數(shù)利用gprs網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心，并將數(shù)據(jù)以表格和曲線的形式顯示然后進(jìn)一步處理、統(tǒng)計形成日報、月報并存儲。同時將監(jiān)控計算機接入熱電廠內(nèi)部局域網(wǎng)，局域網(wǎng)內(nèi)的其它部門按管理者設(shè)定的權(quán)限可以瀏覽相應(yīng)的數(shù)據(jù)或曲線，從而實現(xiàn)對熱網(wǎng)進(jìn)行全面的監(jiān)測、控制和管理。2、gprs技術(shù)及其特點gprs是通用分組無線業(yè)務(wù)（general packet radio service）的英文縮寫，它是在現(xiàn)有g(shù)sm系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為gsm用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。gprs的主要特點是：gprs向用戶提供從9kbps到多于171.2kbps的接入速率。更為有效地利用無線資源可動態(tài)地向單個用戶分配位于同一載頻上的1到8個時隙。無線接口資源可依據(jù)case流量和運營者的選擇在語音和數(shù)據(jù)case之間分享。gprs支持上行和下行的非對稱傳輸更為有效地實現(xiàn)和ip互聯(lián)網(wǎng)的互通。gprs從協(xié)議構(gòu)造上提供了和ip互聯(lián)網(wǎng)的互通功能。gprs實際應(yīng)用帶寬大約是1070kb/s，理論帶寬可達(dá)到171.2kb/s，在此信道上為用戶提供tcp/ip連接，可以用于internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。gprs是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線ip或x.25服務(wù)。gprs的設(shè)計使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的量大數(shù)據(jù)的傳輸。gprs采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用，gprs可以實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、case類型及服務(wù)質(zhì)量等級(qos)的計費功能，計費方法更加合理，用戶消耗更加方便。這些優(yōu)點使gprs 移動數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，幾乎所有中低速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用，如城市配電網(wǎng)絡(luò)自動化、集中供熱、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)pos機、internet 接入、個人信息、股票信息、金融、交通等。3、系統(tǒng)的組成及原理gprs無線數(shù)傳監(jiān)控系統(tǒng)是一個點到多點的遠(yuǎn)程雙向數(shù)據(jù)通信和控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)采集終端和監(jiān)控中心兩部分組成，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心由計算機網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫和gprs通信接口等所組成，主要進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的收發(fā)以及整理工作，具體為：一方面，從監(jiān)控點接收上傳的信息和數(shù)據(jù)，后將它們放人相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫里分發(fā)給對應(yīng)的監(jiān)控計算機，從而實現(xiàn)對監(jiān)控點的監(jiān)控和管理；另一方面，控制中心對監(jiān)控計算機發(fā)出的對監(jiān)控點的控制信息及時做出響應(yīng)，并且將這些控制信息傳輸至監(jiān)控點，以實現(xiàn)對監(jiān)控設(shè)備的有效控制。對多路模擬信號進(jìn)行實時檢測并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果保存到指定的緩沖區(qū)內(nèi)等待進(jìn)一步址理。為了提高系統(tǒng)的擴展性和通用性，設(shè)計對l6路信號進(jìn)行檢測其中8路信號轉(zhuǎn)換精度為1o位，另外8路信號轉(zhuǎn)換精度為16位。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖1所示由各種傳感器、plc、gprs、外部數(shù)據(jù)網(wǎng)和pc機五部分組成。各種傳感器傳回的流量、溫度、壓力信號經(jīng)過plc的處理，通過gprs dtu將處理數(shù)據(jù)傳輸?shù)絞prs網(wǎng)絡(luò)上，再經(jīng)過internet通過adsl網(wǎng)絡(luò)傳輸,控制室的pc機就可接受現(xiàn)場的流量、溫度、壓力等全部數(shù)據(jù)。對現(xiàn)場的流量、溫度、壓力等大部分?jǐn)?shù)據(jù)由計算機控制定時采集，故gprs模塊不需實時發(fā)送數(shù)據(jù)，而是隔一段時間發(fā)送一次，這樣就節(jié)省了資源。同時，在現(xiàn)場部分檢測到數(shù)據(jù)變化幅度異常時，可立即發(fā)送數(shù)據(jù)，并報警。plc配備有較強的指令系統(tǒng)，并增加了特殊功能指令，并且為了滿足現(xiàn)場控制要求，還裝配了特殊功能模塊和強大的通信模板。ad模塊為16路模擬量輸入，16路開關(guān)量輸入?，F(xiàn)場使用傳感器測量的信號有溫度、壓力、流量和液位等，信號的傳輸類型即有開關(guān)量信號，也有傳統(tǒng)的420ma信號。420ma信號接到ad模塊上，開關(guān)量信號接到開關(guān)量輸入模塊上。信號連接完成后，經(jīng)過轉(zhuǎn)換再傳輸?shù)絧lc中，通過處理后，準(zhǔn)備發(fā)往gprs dtu等待發(fā)送。gprs dtu在收到plc發(fā)來的數(shù)據(jù)會立即轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心。gprs dtu為用戶提供高速的無線ddn通信系統(tǒng)以及透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，與數(shù)據(jù)處理中心一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，從而構(gòu)成了用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在分散的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用領(lǐng)域，gprs dtu不管是從系統(tǒng)穩(wěn)定性、技術(shù)先進(jìn)性、可靠性方面，還是從系統(tǒng)建設(shè)周期、建設(shè)費用和運行費用方面來說，都具有絕對的優(yōu)勢。gprs dtu模塊就適合于像城市熱網(wǎng)這樣的數(shù)據(jù)采集點多且分布范圍較廣，實時性要求較高的場合。這種新的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控后，必然取代以前在工業(yè)控制領(lǐng)域較優(yōu)秀的工控產(chǎn)品，給傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集帶來了革命。gprs 引擎模塊提供的命令接口符合gsm0705和gsm0707規(guī)范。gsm0707中定義的at command接口提供了一種移動臺(ms)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備(dte)之間的通用接口，gsm0705對短消息作了詳細(xì)的規(guī)定。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時，能夠通過串口發(fā)送指示消息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向短消息模塊傳送各種命令。gprs模塊的硬件部分由gprs無線模塊和sim卡座組成。gprs無線模塊有德國西門子公司生產(chǎn)的 mc35模塊。是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級產(chǎn)品，滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可用于惡劣工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境；使用方便、靈活、可靠，多重技術(shù)保障產(chǎn)品高度穩(wěn)定；支持雙頻gsm/gprs 900m 1800m；內(nèi)嵌tcp/ip協(xié)議，支持tcp協(xié)議；完全透明數(shù)據(jù)傳輸模式；永遠(yuǎn)在線；可實現(xiàn)點對點，點對多點等靈活的組網(wǎng)方式。mc35模塊主要由射頻天線、內(nèi)部flash、sram、gsm基帶處理器、匹配電源和一個40腳的zif插座組成。gsm基帶處理器是核心部件，它的作用相當(dāng)于一個協(xié)議處理器，處理外部系統(tǒng)通過串口發(fā)送的at指令。數(shù)據(jù)通信電路主要完成與pc機通信、短消息收發(fā)、軟件流控制等功能。串行接口是控制單元和mc35i模塊進(jìn)行連接的通道，也是利用at指令控制mc35i及進(jìn)行通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。從系統(tǒng)的總體方案分析，按終端和監(jiān)控中心具有不同的控制單元，需要考慮兩種用戶通信環(huán)境及相應(yīng)的硬件電路設(shè)計與選擇。4、結(jié)語gprs通信技術(shù)是伴隨移動通信發(fā)展起來的新的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，隨著gprs網(wǎng)絡(luò)不斷的發(fā)展,它的應(yīng)用范圍也會愈來愈廣泛。 基于gprs的遠(yuǎn)程測控終端從工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的角度綜合考慮了可靠性設(shè)計和使用成本等問題。終端具備良好的通用性、高靈敏度及高性價比，在數(shù)