GSM在排水泵站远程监控系统中的应用

1、第28卷 第5期信 息 技 术VOL. 28 NO. 52004年5月I NFORMATI ON TECHNOLOGY May 2004GSM 在排水泵站远程监控系统中的应用郭丙君, 刘付阳, 蒋爱平, 罗士波, 俞金寿3 华东理工大学自动化研究所, 上海200237 12313(1. 华东理工大学石油化工学院, 上海201512; 2 中国石油辽阳石化销售分公司, 辽阳111003;摘 要:对于实时性要求不高的远程被控对象, 目前可以应用基于PSTN (公共交换电话网 和基于GSM (移动通信网 的低成本远程监控系统来设计, 对这二种方法进行了比较。详细介绍了基于GSM 的低成本远程监控系统

2、组成以及实现方法, 已经成功应用在排水泵站远程监控中。关键词:远程监控; 组态软件; MCGS; PSTN; GSM; 排水泵站中图分类号:TP277 文献标识码:B 文章编号:1009-2552(2004 05-0005-03A remote monitoring system based on GSMGUO Bing jun 1, LIU Fu yang 2, JIANG Ai ping 3, LUO Shi Bo 1, YU Jin shou 3(1. Petrochem ical Institute of East China University of Science and Tec

3、hno logy, Shanghai 201512, China;2. Liaoyang petrochemical Sale Branch of China Petro leum Compang, Liaoyang 111003, China; 3. Automation Institute of East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, ChinaAbstract:The paper introduces the principle of the remote monitoring system wi

4、th lo w price based on P TSN (public switched telephone network and GSM (global system mobile. The system is suitable for the object with less real time require ment. The two methods are c ompared, and then the composition of the remote moni toring system based on GSM and the implement method are de

5、scribed to detail. The system has been applied to the remote monitoring system of the drainage pump house.Key words:remote monitoring; configuration software; MCGS; PSTN; GSM; drainage pump house 工业过程中, 远程监控系统显得越来越重要。目前大多采用接入Internet 或Intranet 的方式实现。这些方式已经应用在视频会议、远程加工或远程诊断等领域。但是接入Internet 一般要按时间计费或租

6、用专线, Intranet 需要敷设专用线缆, 成本很高。在数据量不大, 需要长时间连接或所要监控的现场节点位置经常变化的情况下这两种方法都不合适。对于那些实时性要求不高的远程被控对象, 近年出现了利用PSTN 以及GSM 方式进行远程监测和控制的系统。本文将对这二种简单、实用并且成本低廉的网络实现方法进行了比较. 重点给出了基于GSM 方式的远程监控系统的实现方法。控制中心主要监视各节点工作状态, 并根据生产需要控制现场节点参数, 分配各节点的负载, 从而达到远程控制现场节点的目的。现场节点主要对被控设备的各种参数进行采集, 并通过执行机构调整被控设备的工作状态。控制中心和现场节点使用Mod

7、em 通过公用交换电话网相连, 由控制中心主动拨号. 现场节点接到呼叫后应答进行数据传输。这样可以避免多个现场节点同时呼叫, 防止出现占线的状态。现场和中心的计算机系统可采用普通或工业PC 。系统如图l 所示。现场节点可以由微机系统、数据采集板、Modem收稿日期:2003-10-02作者简介:郭丙君(1962- , 男, 华东理工大学博士研究生, 华东理工大学石油化工学院副教授。1 基于PSTN 的低成本远程监控系统系统由一个控制中心和若干个现场节点组成。和控制软件等组成, 也可以采用智能数据采集器和Modem 等组成。应该指出数据采集板可以采用市场中现有产品, 也可以根据要求自行设计, 而

8、智能数据采集器目前市场中已经有产品, 建议采用。图2 基于GSM 的远程监控系统示意图现场节点利用庞大的移动网络和成熟可靠的技术进行GSM 短信息通信方式作为远程数据传输使用。达到通信的可靠性强, 安装灵活方便、通信费用低廉图1 基于PSTN 的远程监控系统示意图的效果, 也可以避免传输当中的漏收、忙音等现象。更能体现出为企业节约营运成本这一特点。考虑到现场施工环境的复杂性, 对于基于PSTN 的低成本远程监控系统和基于GSM 的低成本远程监控系统二种远程监控系统, 可以比较表1:表1 远程监控系统比较表方式布局作用距离不限不限安装难易程度可靠性通信费用未知容易较好好较高低对于现场节点采用微机

9、系统、数据采集扳和控制软件时, 微机系统中应该包括Modem, 控制软件的主要功能为: 应用驱动程序访问采集板; ! 数据的存储和检索查询; 与控制中心的通信。对于现场节点采用智能数据采集器时, 可以采用HDC-0242数据采集器, 它是专门设计用于各种场合的数据采集的智能仪表, 可以处理三路的检测信号, 并可接收标准4-20m A 或1-5V 的模拟信号; 多种工作计量模式可选择是否要开方及温度和压力补偿; 通信接口电话线(PSTN 接口; 另有四路开关量输入和二路开关量输出可供辅助控制选用, 完全可以满足现场节点的要求。控制中心的设计是很普通的。中心计算机系统涉及的硬件设计较少, 由PC

10、、调制解调器和应用软件组成。应用软件主要实现以下功能:(1 提供与操作者交互的人机界面; (2 与现场节点建立通信并交换数据; (3 被控设备数据的显示、存储及检索查询; (4 通过现场节点计算机实现远程控制的功能; (5 添加、删除节点等系统维护功能。这部分可以自己设计或者应用工控组态软件, 如力控组态软件和MCGS 组态软件等。公用电话传广域网输网(PSTN公用移动通广域网信网(GSM应该指出:对于PSTN 的低成本远程监控系统, 在通信时是占用电话线的, 此时该电话机是不可作它用, 这对用户带来了不便。3 排水泵站数据远距离传送系统用计算机网络建立的信息采集系统是城市现代化的重要标志,

11、对于排水管理费用还不宽裕的城市, 选择一个既花钱少, 又能实现重要部位的数据信息远传、经济实用的计算机网络化数据采集传输系统, 是一个有意义的尝试。本排水系统由18个泵站组成, 污水由泵站收集, 经截流干线汇集至终点泵站, 经过污水处理后, 再排出。可见, 泵站是整个排水系统的关键环节, 集水池液位运行参数的监控对于整个系统的运行管理是关键。排水泵站数据远距离传送系统如图3所示。该系统共有18个排水泵站, 其液位数据经过液位传感器检测后, 由智能化仪表HDC-0242数据采集器, 并采用GSM 手机接口, 将液位数据进行打包, 用手机短信方式来通信。控制中心由PC 机、GSM 数据通信终端和应

12、用软件组成。应该指出, 目前计算机自动测控系统中的测控软件大都是由软件开发人员用各种编程语言通过编制大量的指令和代码来实现的, 其工作量大、成本高、周期长、通用性差。为了改变这种状况, 采用MC GS 工控组态软件, 取得了很好的效果。2 基于GS M 的低成本远程监控系统基于GSM 方式的远程监控系统如图2所示。和基于PTSN 方式的远程监控系统相比较, 前者是利用现成电话线的一种有线低成本远程监控系统, 而后者是利用现成移动通信网络的一种无线低成本远程监控系统。现场节点主要对被控设备的各种参数进行采集, 并通过执行机构调整被控设备的工作状态。现场节点同样可以由微机系统、数据采集扳、GSM

13、通信模块和控制软件等组成, 也可以由智能数据采集器和GSM 通信模块等组成。此时的控制中心可以由PC 、GSM 通信模块和应用软件组成。控制中心和 在控制中心的计算机上显示现场泵站的液位数据, 并在适当的时候控制现场泵站的电机工作。根据排水泵站对自动测控系统的要求, 选择好相应的硬件设备, 即可用MC GS 组态软件对自动测控系统进行应用软件系统的组态, 也就是在MCGS 工控组态软件的基础上进行二次开发, 其具体的组态过程简述如下:系统菜单和系统参数组态在MCGS 的主控窗口#中, 按泵站对自动测控系统的要求, 对其系统图3 排水泵站数据远距离传送系统示意图菜单和系统参数进行定义和设置。!

14、设备构件的组态按此自动测控系统中的硬件配置情况, 在MC GS 的设备窗口#中对液位数据采集器等进行设置和组态。用户界面的组态按泵站测控的要求和用户的习惯, 在MCGS 的用户窗口#中用MCGS 的工具进行系统运行封面和主控界面的设计组态。%实时数据对象的组态按泵站对其自动测控系统的要求, 在MC GS 的#实时数据库窗口#中分别对有关的数据和变量等进行定义和设置。&运行策略的组态按泵站对自动测控系统的运行要求, 在MCGS 运行策略#窗口中, 可分别对系统的启动策略#、循环策略#、存盘策略#等进行设置和组态。在完成上述的各项组态设置后, 即可生成一个适用于该泵站的自动测控应用软件系统

15、, 其组态后的用户窗口#如图4 所示。利用组态软件, 开发人员通常不需要编制具体的指令和代码, 只要利用组态软件包中的工具, 通过硬件组态(硬件配置 、数据组态、图形图像组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作, 它具有二次开发简便、开发周期短、通用性强、可靠性高等优点。MCGS 是一套基于Windows95/98/NT操作系统, 可用来快速构造和生成上位机监控系统的组态软件包, 它为用户提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作工具。MCGS 组态软件具有多任务、多线程功能, 其系统框架采用VC+编程, 通过OLE 技术向用户提供VB

16、 编程接口, 提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件, 用户可随时方便地扩充系统的功能。MCGS 的主要特性如下:(1 提供丰富的设备驱动程序, 通过Active DLL 把设备驱动挂接在系统中, 配置简单、速度快、可靠性高。(2 提供强大的网络功能MCGS 强大的网络功能可把TCP/IP 网、485/422/423网、Modem 网结合在一起构成大型的监控系统和管理系统。(3 提供开放的OLE 接口MCGS 以OLE 自动化技术为基础的开放式扩充接口允许用户使用VB 来快速编制各种设备驱动构件、动画构件和各种策略构件, 通过OLE 接口, 用户可以方便地定制自己特定的系统。MCGS 工控

17、组态软件系统包括组态环境和运行环境两大部分, 用户所有的组态配置过程都是在组态环境中进行的, 用户组态后可生成一个#组态结果数据库#的文件。MCGS 的运行环境是一个独立的运行系统, 它能按照#组态结果数据库#中的组态方式进行各种处理, 完成用户组态设计的目标和功能。排水泵站数据远距离传送系统的基本要求是:图4 用户窗口示意图在MC GS 的组态环境中完成上述的各项组态工作之后, 系统可生成一个适用于泵站自动测控系统的组态结果数据库#, 此后即可在MCGS 的运行环境中对上述生成的应用软件系统进行运行调试, 从而在控制中心得到18个泵站的液位数据, 并且可以根据泵站的实际液位数据来合理地调度各

18、个泵站的运行。此泵站自动测控系统的运行结果如图5所示。(下转第66页 图2 CAAP T 原型系统图1 应用程序与数据库系统的关系3 CAAP T 的系统设计正是因为看到计算机辅助接入网规划工具的重要性, C AAP T (computer aided access planning tools 。原型系统已经完成, 见图2。在系统中, DB MS 模块提供了规格化的数据储存能力。有效地实现了系统的耦合。内嵌式的数据库系统在此发挥了主要作用。一般的文件系统和内存共享技术均不能提供规格化的数据储存能力, 它们都缺乏对数据进行操作的语言。而独立的数据库系统对于要集成的应用软件又有太多的制约。只有内

19、嵌式的数据库系统才可担当此任。系统中媒体信息的流动如图2中箭头所示。CAPS 模块是主要的用户接口部分, 提供给规划人员一个直观的规划环境。系统通过后台的核心数据库保存媒体数据, 当需要是可以直接和前台进行数据交换。同时, 系统通过API 模块和外部的其它应用程序通信, 以获得外部媒体信息。(上接第7页 随着软件行业的不断发展, 集成系统将会越来越多。在集成系统中, 内嵌式的数据库系统比较有优势。因为它们具有体积小, 效率高, 而外开销少, 独立性强等特点。对于像CAAP T 这样的集成系统, 内嵌式的多媒体数据库系统eBase 是比较合适的。作为这样一个数据库系统, eBase 已在多个集成系统中发挥了作用, 如自来水的调度系统等。相信它在其它集成系统中也可以起到同样的作用。参考文献:1 梁雄健, 李鲁湘. 电信网络规划M. 北京:人民邮电出版社,1994.2 Luo Fei, Pan Dong qi ng. System Analysis and General Design ofCAAPTR. Internal Document from Guangdong Nortel. G