GPRS远程监测系统应用总结

: sj1127

2007-12-09

GPRS远程监测系统应用总结

图片：

图片：

企业的远程监控系统从本质上讲，它是生产过程信息管理系统的产品之一，它为用户提供数据收集、数据管理和数据分析功能，形成一体化信息管理数据库。
一、前言

随着生产技术的进步，在我们国家的燃气行业，为了对外供燃气进行实时、准确的计量，需要不断增加科技手段。企业的远程监控系统从本质上讲，它是生产过程信息管理系统的产品之一，它为用户提供数据收集、数据管理和数据分析功能，形成一体化信息管理数据库。这些数据可以存储并转换成更加清晰易懂的各类管理报表，作为管理或高级管理层集中决策的信息依据，这些依据为更好地为生产，节能减耗提供良好的科学数据。

随着企业日益完善和企业内部的管理需要，建立一整套完善的燃气管网信息系统已势在必行。邢台煤气热力公司在2005年初进行了系统改造，更换或新添了各个站点的一些硬件设备，通信方式有过去的数传电台更换为中国移动公司的GPRS网络，上为机软件系统由河北久信电子科技有限公司量身定做。通过半年的运行，各项技术指标均满足设计要，给企业管理带来很大效益。

二、系统简介

本系统为改造原来的电台系统。改造内容主要有系统软件、低层数据采集部分、数据传输部分，不涉及各站流量表及传感器部分。

监测控制室是系统基本组成部分，它包括主监测计算机、无线GPRS接口设备及打印机等外围设备。主控计算机和无线GPRS接口设备之间通过标准的通信接口（RS-232/485/RJ45）相连，用于接收各分站发送过来的数据信息。在用气分站，现场仪表或传感器的通信口与无线GPRS终端使用标准的RS232/485线缆相连。实现分站和主站之间通过移动的GPRS网络平台进行通讯。

在实际工作过程中，监控室的主控计算机根据实际需求，可以实现中心站对底层子站的招测，同时如果低层仪表具有自动上传能力，也可以实现不同间隔的数据自动上报。在招测过程中，调度员的点召操作通过GPRS 终端对某一站点发出操作指令，指令通过中国移动的GPRS网络平台到达目的站点，目的站点接收到中心的指令后进行验证，然后根据运行参数生成相应的数据包，并通过无线GPRS终端经由GPRS网络发送回主站。

三、设计原则

（一）安全可靠

选用成熟、安全、可靠性高的技术和产品是实现系统整体高效运行的基础，在本方案中数据传输单元选用河北久信电子科技有限公司的产品，该产品不仅具有稳定运行、流量费用低的特点，而且具有数据防错、检错处理等技术确保主体数据安全功能。

（二）先进性

系统采用先进成熟公网传输技术，应用软件根据用户的需求量身定做，无论在设计方案还是实际应用，都符合或超越当前企业的需求。　　

（三）实用性

系统的功能必须充分满足生产需要，用户需求。系统功能分析力求完善化、科学化、实用化；界面设计方便、友好使用户易于理解、掌握、操作。

（四）易于扩充

为适应今后燃气管网发展的特点和计算机技术的发展，系统设计必须兼顾考虑到今后的扩展和扩充。所以，在应用软件的设计上采用了结构化和模块化的设计方法，使系统逻辑结构清晰、易读，在功能划分和设计时，各模块能相对独立、减少相关性，易于扩充、维护和修改，使设备配置和系统扩展有更大的自由度和灵活性。

（五）兼容性

站级系统、通讯系统、以太网协议都采用国际标准，使得系统的兼容性大大提高，只要遵守国际标准，任何厂家的设备都可以接入系统。

（六）高性价比

系统配置选用高可靠性产品，以得到更好的性能、可靠的质量、周到的服务及最强劲的技术支持，使有限的资金发挥最大的效益。

图1 系统拓扑结构

四、设计方案

本系统由中心调度站和用户分站以及通讯系统组成，功能分别如下：

1．中心调度站：安装网管计算机、无线GPRS接入设备、打印机等外围设备。主控计算机和无线GPRS接入设备之间通过RJ45线缆相连。通过GPRS网络平台，中心计算机把接受到的用户分站数据转换成各项参数存储到标准数据库。这些存储的数据根据用户需求形成直观的曲线图、棒图、报表等决策类的信息格式。

2．用户分站：设在用户现场，安装流量计、压力变送器、数据采集RTU、无线GPRS终端硬件设施，各个一次表的信号通过安全栅和防爆管接到外面的配电箱内。

3．计量仪表由于具有标准的通信接口，可以通过安全栅直接和GPRS终端相连；压力变送器可以通过RTU和GPRS 终端相连，把它的4MA～20MA信号传输到中心计算机上。拓扑图如下：

图2 拓朴图

用户站参数：

2路模拟量输入
2路开关量输入
2路开关量输出
门站参数：

8路开关量输入
8路模拟量输入
8路开关量输出
（一）中心调度站设计

中心调度站是系统的中枢，由其完成对整个系统中所有子站（场站）的数据采集、数据存储、数据分析、数据动态显示的工作，使调度人员能够实时掌握管网动态信息、及时处理报警、优化调度方案，使管网平稳、高效运行。同时，调度中心将实时数据库的数据转入具有标准数据库接口的历史数据库中，为未来管理信息系统和地理信息系统提供预留的接口，以提供历史数据分析和趋势分析功能，使调度人员能够完成整个管网预测任务。

主站计算机通过校验分析所收到的数据包的完整性，有错误或超时仍未收到数据包时，会有相应的报警提示并记录在数据库中，成功的通讯则会将各项参数分别存入数据库，以备操作员和各有关职能部门调用。根据实际工作的需要，程序员能够制作各种不同形式的表格、曲线、棒图。具体细节可由技术协议而定。远传数据采集系统采用无线工作方式，利用无线GPRS终端进行数据传输，来实现管网调度人员对各用户分站的远程监控。

中心管理软件具有发布功能，可以把数据发布在企业的局域网上，使所有管理人员能够通过网络实现数据共享。

（二）中心主站软件功能介绍

主控室监测软件采用通用编程工具开发，灵活性好，针对性强，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。

该软件系统是我公司软件部数名专业编程人员，采用最新可视化编程语言Delphi 7.0 编写。在现场工业条件中经过严格测试，运行稳定、功能强大，全新中文图形界面操作方便简单。丰富多样的报表由计算机直接打印。尤其是它强大的网络功能够实现多方共享。

根据邢台煤气热力公司的改造需求和本系统的特点，《JX-2004燃气远程检测系统》软件完全可以解决现有软件存在的问题，并对一些常用功能做出了加强。比如嵌入一些实际现场界面进行软件的丰富，使操作人员的操作更加简单直观。

1．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子站的多种工艺参数运行情况，通过点击用户即可进入该用户实时曲线界面。

2．报表功能

日报表统计当天实时的运行数据，列出每天的用气状态和停电时间等情况；月报表统计当月每天的运行数据，列出每天的用气状态和停电时间等情况；年度报表统计一年12个月每月的用气状态和停电情况。报表格式可按照用户要求定制，由软件直接进行预览、打印，无需另行转换。

3．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多参数日用气量直方图趋势曲线，月用气量直方图趋势曲线，年用气量直方图趋势曲线，或某一时间段内的用气量趋势曲线。直观的反映出各个用户的用气情况。曲线可任意放大、缩小和拖动。

4．故障处理和报警功能

主控室对于出现的通信故障和参数数据超限、仪表单体故障、市电停电、仪表掉线产生报警，并将产生报警的时间和原因记自动记录到数据库当中，帮助操作员直接处理。报警方式为窗口提示、声音报警等方式可选。

5．强大的数据库查询功能

数据库软件采用SQL SERVER 2000，该软件适用于多种数据应用环境，运行稳定可靠。对于存储在其内的数据，操作员可通过设置不同的查询条件（包括时间范围、用户名称、参数数据范围等条件）从数据库中任意获得各种历史数据，查询条件可以单独设置，多种组合直接支持大于、小于、等于、大于等于、小于等于、不等于、与、或、非等逻辑条件，也可以通过同时设定多种模糊的查询条件进行组合查询比如类似于、有存在等。你可以查询某一时刻的压力、温度、瞬时流量、累计流量等参数形成报表。也可查询报警记录，获得产生报警的时间和原因并形成报表。数据库的维护方便简单，对于数据的深挖掘深入浅出，可对各种数据进行多种条件分析，并可在权限范围内实现局域网内数据共享。充分体现出数据库的巨大优势。

6．完整设备数据库

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。

7．兼容不同通信协议

系统中可有不同厂家的仪表；并可根据用户要求增加特定的通信协议。

8．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）。

9．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。

10．时间同步

中心监测软件对整个系统现场控制器可进行时间同步化处理，保证用户分站主动上发时刻和管网主站时间的整体一致性。

11．网络发布功能

采集中心服务器运行网络版的采集软件，可以通过局域网把各个采集终端的数据共享给有关领导和部门；局域网内的授权用户可以查看、调阅数据库的内容，实现办公自动化。

五、通信系统设计

（一）GPRS 通信系统

GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）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20 Kb/s～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。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。

（二）设备选型

1．GPRS通信设备选用河北久信电子科技有限公司生产的anylink系列产品JX-5000GPRS终端。

anylink系列的JX-5000 GPRS数据终端主要技术指标：

2．数据采集设备设备选用河北久信电子科技有限公司生产的远程I/O产品。

ZT-1功能特点：

8路开关量输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。
8路开关量输入，也可以作为脉冲量输入。
8路直流模拟量输入，可以接各种变送器。
2路直流模拟量输出，可以对现场设备进行调节。
可自由组态，掉电参数不丢失。
内置专用时钟芯片，日历时钟走时准确。
1个标准485通信口，1个232接口，支持MODBUS或其他规约，扩展更加容易。
贴片安装，无外部总线，可靠性高，抗干扰能力强。
卡式导轨或螺丝固定，现场安装更加方便。
1个标准485通信口，1个232接口，支持MODBUS或其他规约，扩展更加容易。
贴片安装，无外部总线，可靠性高，抗干扰能力强。
卡式导轨或螺丝固定，现场安装更加方便。
六、应用总结

通信系统改造后经过半年的实际运行比较，我们可以发现：

1．维护量不同。使用数传电台不仅在技术指标上不能满足企业的需要，而且有很大的维护量，使企业在生产过程中会背上较大的维护费用的包袱，管理成本明显很高。而使用GPRS公用网络，就不存在这个问题，通信的链路有当地的中国移动公司负责，减去了企业维护通信的负担，减少很大的开支。

2．通信费用是企业比较关心的问题。使用中国移动公司的GPRS网络，其通信费用较低，一般每个子站的通信费用可以控制约为25元，比起数传电台的频率占用费用要低很多。

3．传输的稳定性要比数传电台好。GPRS公用网络基站星罗棋布，传输性能不受建筑物、地形、刮风下雨等因素的限制，这样能够保证整个系统安全、稳定、可靠的运行，保证企业在生产过程中的效益，通过实时监测，杜绝了偷漏跑冒现象等不良现象，保证了企业的利益。

4．由于燃气管网是防爆安全等级很高的管网，由于GPRS天线隐蔽以及设备本身发射功率低，在加上控制电路的防雷措施，避免了雷击现象。

计算机、网络、数据处理等技术并非一成不变，它们都在不断发展，只有把新的技术应用到生产中才能真正地转化为生产力。

控制工程师论坛

工业以太网

GPRS远程监测系统应用总结

sj1127

风影

yujiasx

therun

bjmonsoon