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比例。通過現(xiàn)場監(jiān)控終端（DTU RTU和GSM/GPR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

2、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24 小時實時在線，實

3、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。燃氣計量數(shù)據(jù)采集 子系統(tǒng)可監(jiān)測燃氣用

4、戶的燃氣使用量，支持GPRS&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)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。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。本系統(tǒng)中采用YN4112GRPS/DTU該DTU功能與特點如下：I 、標準的 AT 命令界面 , 方便程序設(shè)

5、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。II 、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

6、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。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RS485總線使用雙絞線傳輸數(shù)據(jù)到 GPRS1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)

7、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。系統(tǒng)采用YN2200GPRS6線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS絡(luò)，具有高性能、 高可靠及抗干擾能力強等特點, 提供標準 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1

8、71Kbps，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 900/1800/ 1900MHz三頻 GSM/GPRS2 、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、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

9、 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

10、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 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

11、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)

12、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)共享給有關(guān)領(lǐng)導和部門； 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絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當管網(wǎng)監(jiān)控點數(shù)量增加，中

13、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、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7X 24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

14、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

15、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

16、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。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GP

17、RS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，

18、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/GPR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?，而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GPRS6線方 式，GPRS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)流量（福建