GPRS 城市燃氣遠程監(jiān)控系統(tǒng)

1、無線 gprs 城市燃氣遠程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案gprs 城市燃氣遠程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案一、前言先進的燃氣控制系統(tǒng)對于燃氣運營的正常進行非常重要。一個自動化程度高，功能 完善的控制系統(tǒng)可以極大地提高工作效率，保證燃氣運營安全、可靠地運行。先進的燃氣控 制系統(tǒng)設(shè)計必須依賴于先進的控制技術(shù)，所以控制系統(tǒng)占了氣場投資的相當(dāng)比例。通過現(xiàn)場監(jiān)控終端（dtu、rtu）和 gsm/gprs 網(wǎng)絡(luò)，可對各地多個加氣站、儲配站、 調(diào)壓站以及計量點進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠距離實時集中控制管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對管網(wǎng)壓力、流量以 及環(huán)境參數(shù)、動力環(huán)境進行遠程無線實時監(jiān)測、控制、報警、故障診斷和排除的功能。監(jiān)控 系統(tǒng)貼合氣站實際情況，無論

2、其實用性、可靠性、技術(shù)先進性、經(jīng)濟性等方面都有許多創(chuàng)新。調(diào)度管理中心和工作、維護人員利用“燃氣 gprs 遠程監(jiān)測系統(tǒng)”提供的遠程無線監(jiān) 測、控制、報警、報表、打印等功能，可實現(xiàn)對氣站的全面監(jiān)控、管理。二、方案介紹由于 gprs 是基于 ip 地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心計算機主機配置固定的 ip 地址，各個站點的 gprs 終端和計算機主機進行通信和數(shù)據(jù)傳輸。各監(jiān)測點使用 gprs 透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動的 gprs 網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。各 數(shù)據(jù)采集點使用移動通信公司統(tǒng)一的 sim 卡，同時監(jiān)控中心對各點進行登記，保存相關(guān)資料 以便識別和維護處理。各信息采集點運行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持

3、24 小時實時在線，實現(xiàn)信息 采集點 24 小時傳送采集的信息數(shù)據(jù)。凡燃氣公司授權(quán)的信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：1、 管網(wǎng)監(jiān)控點必須使用移動統(tǒng)一的 sim 卡，用戶使用本卡只能用于與監(jiān)控中心數(shù)據(jù) 通信功能。2、 終端設(shè)備使用廈門宇能科技有限公司提供的 gprs 數(shù)據(jù)通信終端 yn2200 dtu 和 yn4112 rtu。3、 用戶登記，符合燃氣公司的規(guī)定。系統(tǒng)組成：燃氣 gprs 遠程監(jiān)測主系統(tǒng)由燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)、燃氣計量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和 燃氣數(shù)據(jù)控制中心組成。燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對管網(wǎng)壓力、流量以及環(huán)境參數(shù)、 動力環(huán)境進行遠程無線實時監(jiān)測、控制、報警、故障診斷和排除的功能。

4、燃氣計量數(shù)據(jù)采集 子系統(tǒng)可監(jiān)測燃氣用戶的燃氣使用量，支持 gprs 在線監(jiān)測功能，并可將監(jiān)測的燃氣使用數(shù) 據(jù)按圖表、報表等方式統(tǒng)計、查詢。整套監(jiān)控系統(tǒng)貼合燃氣站實際情況，無論其實用性、可 靠性、技術(shù)先進性、經(jīng)濟性等方面都有許多技術(shù)創(chuàng)新。2.1、燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)2.1.1、燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)功能燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)可同時對各地多個加氣站、儲配站、調(diào)壓站進行組網(wǎng)監(jiān)控，實現(xiàn)遠距離實時集中控制管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對管網(wǎng)壓力、流量以及環(huán)境參數(shù)、動力環(huán)境進行遠 程無線實時監(jiān)測、控制、故障診斷和預(yù)警等功能。2.1.2、燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控終端技術(shù)性能gprs 數(shù)據(jù)傳輸終端實現(xiàn)監(jiān)控中心主站與監(jiān)控終端的通訊。

5、本系統(tǒng)中采用 yn4112 grps/dtu。該 dtu 功能與特點如下：1、 標(biāo)準(zhǔn)的 at 命令界面,方便程序設(shè)計。2、 tcp/ip internet 內(nèi)嵌的協(xié)議棧，輕松互連。3、 rs-232 或 rs-485 接口方式，更加簡便的通訊方式。4、 可通過串口升級程序。5、 使用低功耗高性能的 cpu 做處理器，16 位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線， 1mb flash，可高速 處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)。6、 支持全透明及幀格式數(shù)據(jù)傳輸。7、 簡化的接口設(shè)計，使用通用的 232 接口和簡單的 at 命令交互界面。8、 供了更方便的電源接口，即可使用外掛電源。又可從串口直接取電。9、 完善了 gprs 網(wǎng)絡(luò)中所出

6、現(xiàn)的假撥號，掉線自動重啟，遠程喚醒等功能。10、 支持遠程控制及動態(tài)域名解析。11、 同時更具嵌入式系統(tǒng)要求，可提供內(nèi)置式模塊（不帶外殼，可通過插針與嵌入 式直接系統(tǒng)相連）。12、 同時還有軟硬件雙重看門狗，在 rtu 不能正常工作時，能夠自動斷電復(fù)位。2.2、燃氣計量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)燃氣計量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)各監(jiān)控點通過 rs-485 總線采集燃氣表計量的數(shù)據(jù)，通過 gprs 透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到數(shù)據(jù)控制中 心，實現(xiàn)實時在線監(jiān)控的功能。2.2.1、燃氣計量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)功能燃氣計量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)位于燃氣計量中心，燃氣用戶的用氣數(shù)據(jù)先由燃氣表計量， 再通過

7、 rs485 總線使用雙絞線傳輸數(shù)據(jù)到 gprs 通訊終端，通過 gprs 透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置 嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到 gprs 網(wǎng)絡(luò)，最后，通過 gprs 網(wǎng)絡(luò)將抄 表數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)控制中心燃氣遠程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)燃氣表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)控制中心系統(tǒng)的實時 在線測控。燃氣抄表終端通過 rs485 接口直接連接到燃氣表上，既可支持單個燃氣表，也可以 同時支持多個燃氣表，實現(xiàn)對電表參數(shù)的采集、存儲、預(yù)處理或并將采集到的燃氣表數(shù)據(jù)實 時傳送到數(shù)據(jù)控制中心；同時，抄表終端還可將數(shù)據(jù)控制中心發(fā)送的遙控指令傳給燃氣表控 制模塊，對燃氣表進行控制操作。2.2.2、燃氣抄表終端技術(shù)性能系統(tǒng)采用

8、 yn2200 gprs 無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的 gprs 網(wǎng)絡(luò)，具 有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標(biāo)準(zhǔn) 232 數(shù)據(jù)口可直接與計算機、rtu、plc、 gps 接收機、數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達 171kbps，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。1、 支持 90018001900mhz 三頻 gsm/gprs。2、 接口： rs232、rs485、ttl。3、 系統(tǒng)理論傳輸速率 171kbps，實際傳輸速率 40kbps。4、 支持 windows95/98/2000/xp/linux 操作系統(tǒng)。5

9、、 透明數(shù)據(jù)傳輸：yn2200-dtu 內(nèi)嵌 tcp/ip 協(xié)議，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸 通道。6、 自動撥號連接：yn2200-dtu 可配置上電自動撥號上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡(luò)，同時支持用 戶端發(fā)起命令連接或遠程喚醒連接。7、 短信息備用數(shù)據(jù)通道：在 gprs 網(wǎng)絡(luò)無法連接時可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通 道。8、 短信息遠程維護功能。9、 實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動重撥功能。10、 提供主副 ip 及動態(tài)域名解析。11、 心跳報告時間間隔用戶可設(shè)定。12、 數(shù)據(jù)通信幀長度用戶可設(shè)定。13、 支持 vpn 安全功能。14、 安裝靈活、使用方便、可靠。三、數(shù)據(jù)控制中心主站軟件功能介紹主控室監(jiān)測

10、軟件對采集來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行分析、處理、保存、入庫，制 作輸出報表，繪出各種曲線，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的遠程抄表、實時監(jiān)測及自動化管理功能。1、用戶（gis）地圖用戶管理界面采用數(shù)字地圖，界面可放大縮小，在此界面上可觀察到各個用戶子站 的多種工藝參數(shù)運行情況，通過點擊用戶即可進入該用戶實時曲線界面。一、軟件 gis 地圖界面 二、軟件監(jiān)測界面2、報表功能日報表統(tǒng)計當(dāng)天實時的運行數(shù)據(jù)，列出每天的用氣狀態(tài)和停電時間等情況；月報表 統(tǒng)計當(dāng)月每天的運行數(shù)據(jù)，列出每天的用氣狀態(tài)和停電時間等情況；年度報表統(tǒng)計一年 12 個月每月的用氣狀態(tài)和停電情況。報表格式可按照用戶要求定制，由軟件直接進行預(yù)覽、打

11、印，無需另行轉(zhuǎn)換。3、圖表曲線功能系統(tǒng)可以針對某一站點、某一用戶或者整個系統(tǒng)自動做出多參數(shù)日用氣量直方圖趨 勢曲線，月用氣量直方圖趨勢曲線，年用氣量直方圖趨勢曲線，或某一時間段內(nèi)的用氣量趨 勢曲線。直觀的反映出各個用戶的用氣情況。曲線可任意放大、縮小和拖動。4、故障處理和報警功能主控室對于出現(xiàn)的通信故障和參數(shù)數(shù)據(jù)超限、儀表單體故障、市電停電、儀表掉線 產(chǎn)生報警，并將產(chǎn)生報警的時間和原因記自動記錄到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，幫助操作員直接處理。報警方式為窗口提示、聲音報警等方式可選。5、強大的數(shù)據(jù)庫查詢功能查詢某一時刻的壓力、溫度、瞬時流量、累計流量等參數(shù)形成報表。也可查詢報警 記錄，獲得產(chǎn)生報警的時間和原因

12、并形成報表。6、兼容不同通信協(xié)議系統(tǒng)中可有不同廠家的儀表；并可根據(jù)用戶要求增加特定的通信協(xié)議。7、實時在線功能系統(tǒng)對所有監(jiān)測子站能夠進行群收?；根據(jù)系統(tǒng)要求，對各采集子站設(shè)定不同的采 集間隔（可以任意設(shè)置）。8、系統(tǒng)安全設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置多級權(quán)限，不同權(quán)限的功能有所不同。系統(tǒng)管理員可以使用所有的功能， 而對于一般用戶來說，數(shù)據(jù)庫維護，系統(tǒng)維護等一些涉及系統(tǒng)內(nèi)部安全的設(shè)置功能限制使用。9、時間同步中心監(jiān)測軟件對整個系統(tǒng)現(xiàn)場控制器可進行時間同步化處理，保證用戶分站主動上 發(fā)時刻和管網(wǎng)主站時間的整體一致性。10、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能數(shù)據(jù)監(jiān)控中心服務(wù)器運行網(wǎng)絡(luò)版的應(yīng)用軟件，可以通過局域網(wǎng)把各個采集終端的數(shù) 據(jù)共享給

13、有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門；局域網(wǎng)內(nèi)的授權(quán)用戶可以查看、調(diào)閱數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，實現(xiàn)辦公自 動化。用戶單位可申請配置固定 ip 地址，采用移動運營商提供的 ddn 專線，與 gprs 網(wǎng)絡(luò) 相連。由于 ddn 專線可提供較高的帶寬，當(dāng)管網(wǎng)監(jiān)控點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需 求。監(jiān)控中心服務(wù)器接受到 gprs 網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進行認證，后傳送到監(jiān)控中心計算 機主機，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示，并進行數(shù)據(jù)處理。四、網(wǎng)絡(luò)安全由于供氣監(jiān)測系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障 主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護措施包括信道加密、信源加密、 登錄防護、訪問防護、接入防護

14、、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠724 小時不間斷運行，即 使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用 vpn 接入到移動 gprs 網(wǎng)，采用 vpn 方式成本比較低，企業(yè) 不用租用專線，還可使用原有的 vpn 設(shè)備，移動終端需要安裝具有 vpn 二次虛擬撥號的功能 的軟件。通過 vpn 方式，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過 radius 服務(wù)器的認證，整個 數(shù)據(jù)傳送過程得到加密保護，安全性較高，可充分保障數(shù)傳速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用 apn 接入方式，租用專線接入到移動公司的 ggsn 設(shè)備上， 這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。對于安全性要求非常高的系

15、統(tǒng)，可考慮在專用 apn 接入的基礎(chǔ)上再加上 vpn 接入方 式的混合接入方式，進一步提高系統(tǒng)的安全性。4.1、vpn 虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置 vpn 服務(wù)器，移動終端加載具有 vpn 二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用 vpn 安全技術(shù)，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的 方式與 internet 進行隔離，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。4.2、利用 sim 卡的唯一性，對用戶 sim 卡手機號碼進行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對 sim 卡號和 apn 進行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的 sim 卡手機號才 能訪問專用 apn，移動終端與數(shù)據(jù)中心采

16、用中國移動分配的專門的 apn 進行無線網(wǎng)絡(luò)接入， 普通手機的 sim 卡號無法呼叫專門的 apn。4.3、對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶 id 和密碼，其他沒有數(shù)據(jù)中 心分配的用戶 id 和密碼的用戶將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。4.4、數(shù)據(jù)加密：通過 vpn 對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護。4.5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保 障系統(tǒng)安全。目前，在移動通信公司的 gprs 業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建城市燃氣遠程監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān) 控點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且 設(shè)備安裝方便、維護簡單。

17、五、gprs 無線遠程監(jiān)測的特點5.1、良好的實時響應(yīng)與處理能：與短消息服務(wù)比較，由于 gprs 具有實時在線特性， 系統(tǒng)無時延，能夠同時實時收取、處理多個/所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)，無需輪巡就可以同步 監(jiān)測點的時鐘，可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。5.2、遠程儀器設(shè)備控制：由于采用 gprs 雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對 儀器設(shè)備的時間校正、狀態(tài)報告、開關(guān)以及其他監(jiān)測、控制等功能。5.3、建設(shè)成本低：可充分利用現(xiàn)有 gprs 網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備安裝即接通，而采用超短波通 信時需要充分考慮現(xiàn)場環(huán)境，還需要配備天線鐵架等附屬設(shè)備。5.4、安裝調(diào)試簡單，建設(shè)周期短：利用現(xiàn)有成熟 gprs

18、 網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)投入運行時基本 不需要調(diào)試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調(diào)試工作量大，要先進行現(xiàn)場信號測試，天 線鐵架架設(shè)，天線方向角度調(diào)試等工作。5.5、覆蓋范圍廣：構(gòu)建城市燃氣遠程監(jiān)測系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴容無限 制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于管網(wǎng)監(jiān)控點數(shù)量眾多，分布在全市范圍內(nèi)，部分管網(wǎng)監(jiān)控點位于偏僻地區(qū)，而 且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30 多公里；而采用 gprs 方式，理論 上在無線 gsm/gprs 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以實現(xiàn)監(jiān)控。5.6、數(shù)據(jù)傳輸速率高：gprs 網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達 171.2kbit/s，實際應(yīng)用時數(shù) 據(jù)傳輸速率在 40kbps 左右，而目前一般的超短波數(shù)傳電臺傳送速率多為 2.4kbit/s 或更低。5.7、系統(tǒng)的傳輸容量大：監(jiān)控中心站要和每一個管網(wǎng)監(jiān)控點實現(xiàn)實時連接。由于管 網(wǎng)監(jiān)控點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，?gprs 技術(shù)能很好地滿足傳 輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。六、結(jié)論采用有線方式，租用靜態(tài) ip 目前費用比較高約 800-1500 元/月。采用 gprs 無線方 式，gprs 數(shù)據(jù)流量費用目前有包月制和按數(shù)據(jù)量兩種收費方式，按流量計算 0.03 元 k，而 包月制 15 元/月可享受 150 mb 數(shù)據(jù)