基于ＧＰＲＳ网络的热网远程监测系统设备远程监测系统

基于网络的热网远程监测系统设备远程监测系统 摘要：为了节能减排，保护环境，各地都实行热电联产，集中供热。热电厂的蒸汽用户分布在城市的各个角落，传统的做法是人工抄表，人工巡视，工作量非常大。GPRS(General Packet Radio Service)网络具有广大的覆盖范围，并且可以方便的接入Inter网络，实现数据的远距离传输。建立在GPRS网络基础上的热网远程监测系统，可以实现远程抄表，在线监测供热管网状况。 关键词：GPRS；热网；远程监测 中图法分类号：TP309：A：1009-3044(xx)18-31524-01 Steam Remote Monitoring System Based on GPRS SHI Wen-yang (Xunda Automatic System Co.Ltd,wuxi 214155,China) Abstract:To reducing energy saving, environmental protection, all over the implementation of cogeneration, central heating. Power Plant Steam users located in every corner of the city, the traditional practice of meter reading, artificial inspections, the workload is very large. GPRS (General Packet Radio Service) work with the wider coverage, and convenient Inter aess, long-distance transmission of data. Established in GPRS works on the basis of the thermal remote work monitoring system, remote meter reading can be achieved, on-line monitoring of the heating work status. Key words:GPRS;Steam;Remote Monitoring 1 引言 当前，众多的热电企业实行热电联产，向周边地区集中供热。各热电厂的供热系统大都存在用户众多、位置分散、管线长、管损大等问题，甚至出现人情汽、不法用户偷汽现象。致使热电企业日常管理工作量大，出现纠纷难以解决，经济效益受损，严重阻碍热电企业的发展。依据多年的流量计生产应用经验，充分考虑到流量测量工程中的问题，分析多家热电企业的需求，结合多家热电企业在热网管理中的成功经验，提出基于GPRS的热网远程监测系统。 2 热网管理现状与需求 用户规模从几十户到上百户 供汽范围可达10公里左右，小范围在23公里 人工抄表，工作量大 人工统计报表，繁琐，准确度难以保证 无法及时监控供汽质量 无法了解各用户用汽实时状态 用户端出现故障不能及时发现 无法控制人情汽 无法及时发现用户作弊 需要最大限度降低管损 要做到易收款，无贸易结算纠纷 要求保留几年的供热数据，为查询提供有效保障 3 方案设计 可以把热网远程监测系统分成上位机软件、通信网络、现场终端仪表三部分。上位机软件根据实际情况和厂家需求，分单机版和网络版。单机版实现数据采集、存储、查询、报表等基本功能，网络版充分考虑了系统的安全性、可靠性、分散性，功能更加强大。现场终端仪表大都采取孔板、差压变送器或涡街频率变送器加智能流量积算仪。通信网络采用GPRS网络。 3.1系统基本功能 (1)通过通信网络的数据传输，获取各用户流量、温度、压力、累计流量； (2)实现对各用户参数的监测，如监测变送器设定参数值，用户蒸汽状态等； (3)对用户蒸汽温度、压力、瞬时流量、累计流量等每秒每三十分钟记录一次，能生成供汽报表及历史曲线，可以打印输出，操作员可任意查询历史记录； (4)用户停电、线路不通、电池损坏时，发出报警信号； (5)数据库无限量容纳热网记录数据供工厂查询； (6)支持开放式关系型数据库； (7)基于客户机/服务器模式，支持网络操作； (8)设定分级权限，授权的部门可以通过局域网查询热网数据； (9)全图形界面操作，简洁、实用，今后用户扩展、维护方便。 图1 系统网络示意图 3.2 GPRS网络技术优势 GPRS（General Packet Radio Service）是建立在GSM 基础上的、被称为2.5G的无线数字蜂窝网络，它将分组传输的技术引入GSM 网络，为无线设备接入Inter 提供了一种有效且费用低廉的手段，被广泛应用于移动计算、手持设备的Inter 互联、远程数据采集与监控等众多场合。 GPRS用于无线数据传输具有多方面的优势：一是接入范围广，可充分利用全国范围的移动网络，方便、快速、低成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署；二是传输速率高，数据传输速度可达57.6kbps，最高可达到171kbps1，是常用有线56k Modem 理想速率的两倍，下一代GPRS 业务的速度甚至可以达384kbps，完全可以满足更多的应用需求；三是接入时间短，GPRS 接入等待时间短，可快速建立连接，平均耗时为两秒；四是提供实时在线功能，现在用GPRS DTU上网，用户将始终处于连线和在线状态，这将使访问服务变得非常简单、快速；五是按流量计费，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，用户即使挂在网上也是不收费的。以上优势使GPRS 非常适用于小规模数据量的远程无线接入应用。 3.3通过GPRS网络建立远程数据通道 利用GPRS网络构建数据的远程无线传输通道必须有协议栈的支持。GPRS终端利用PPP协议（Point-to-Point Protocol）与中国移动公司服务器建立点对点的数据连接。PPP是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据。 PPP协议中提供了一整套方案来解决链路建立、维护、拆除、上层协议协商、认证等问题，其包含3大部分：链路控制协议LCP（Link Control Protocol）；认证协议，最常用的包括口令验证协议PAP（Password Authentication Protocol）和挑战握手验证协议CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol）；网络控制协议NCP（Network Control Protocol）。在GPRS终端设备与移动服务器建立连接的过程中，LCP负责创建，维护或终止与服务器的物理连接；CHAP负责处理服务器的口令验证；NCP负责从服务器获得一个IP地址，和两个DNS域名服务器地址。 GPRS终端设备与移动服务器的PPP协商的成功，标志着网络数据连路层的建立，此后将移动的服务器设为网关，可利用TCP/IP协议访问Inter或其他GPRS终端。这样GPRS终端之间、GPRS终端和Inter之间的数据通道得以建立，数据即可在此通道上按需流动。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 3.4 GPRS组网方案 组网方案一，通过公共接入点CMNET接入网络。这种组网方案使GPRS DTU的IP地址不固定，所以需要用一台接入公网的固定IP地址的服务器，DTU上线后获得的动态IP地址发送到服务器，建立C/S结构的点对点连接，传送数据。 这种方案的优点是费用低。方案采用公共接入点和动态IP地址，而非专用接入点和与SIM卡绑定的固定IP地址，只需要为SIM卡开通按流量计费的GPRS CMNET服务。缺点是DTU的IP如果变动，就会出现掉线，拨号重新建立连接，重新获取IP。另外，服务器端的安全保障工作需要全面规划。这种方案适合对网络安全性要求不是特别高，费用控制严格的应用。 组网方案二，从移动公司申请专用的APN（Aess Point Name），组建专用网。申请了专用的APN后，移动公司可以为SIM卡分配固定的IP号（即DTU固定IP号）。DTU采用固定IP地址的方式接入专用网，进行数据通信。 这种方案的优点是网络安全性高。域内的用户只能相互访问，服务器也与外界完全隔离，可以提供非常高的安全性。DTU的IP地址固定，也很少出现重新拨号连接的情况。本方案的缺点是费用高，要支付向移动公司租用APN的费用。 3.5 GPRS网络主要工作流程 图2 网络工作流程示意图 4 结束语 热电厂热用户具有多而分散的特点，传统的人工抄表、人工巡视繁琐费时，还容易受到一些人为因素的影响。本文提出了一种基于GPRS的热网远程监测系统，可以向监控中心提供精确、及时的数据，利于热电企业掌控生产。GPRS网络拥有广阔的覆盖范围，可以方便的接入Inter，使得数据可以在多种平台上自由传输。目前，该方案在多家热电厂得到应用，成功地实现了热网数据的远程采集、存储、实时显示、任意查询，大大减轻了热电企业的工作强度。 _： 1Xavier Lagrange,Philippe Godlewski,Sami Tabbane,顾肇基.译.GSM网络与GPRSM.北京:电子工业出版社,xx.222-227. 2R.J.