GPRS热量系统远程抄表系统解决方案

GPRS热量系统远程抄表系统处理方案

第一部分系统概述

GPRS—GeneralPacketRadioService,通用无线分组'业务，是•种基于GSM系统

时无线分组互换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数

据处理的技术，措施是以“分组”的J形式传送资料到顾客手上。顾客上网可以免受断线H勺痛

苦。香港作为第一种进行GPRS实地测试的地区，已经获得了良好H勺收效。

使用了GPRS后，数据实现分组发送和接受，顾客就可以总是在线且按流量计费，迅速

减少了服务成本。GPRS的服务成本仅是CSD（电路互换数据，即一般说的拨号数据，欧亚HAP

业务所采用的承载方式）服务成木的十分之一.

GPRS热量表远程抄表系统是威海天罡仪表有限企业开发的基于GPRS技术的用热量表集

中管理自动抄表系统。它由热量表、带GPRS通讯模块的采集器和服务器构成。采集器实时

采集顾客的用热量数据，通过GPRS把数据汇集到服务器。具有采集数据迅速精确，能迅速

生成用热量记录分析，交费单据等特点，与老式的人工抄表、有线抄表相比，极大地提高了

效率。

抄表软件系统数据库为MSSQI（或Firebird、MySql）数据库，运行于WIN/XP日勺操作系统，

易于使用。软件所能管理的顾客数量没有限制。

第二部分系统构成

本系统由带系统软件的主站、带GPRS模块的米集器、热量表构成。

主站：运行集中抄表系统欧I计算机（服务器或PC机）称为主站，主站通过GPRS网络与

采集器相连。主站要配置一种固定的IP地址和.互联网出口。

带GPRS模块的采集器：搜集热量表数据传送到数据中心，它连接主站和热量表.

热量表：计量并显示顾客口勺用热量状况，将用热最信息传播到GPRS采集器。

这三个重要欧I构成部份是互相关联H勺主从关系。整个构造如卜.图所示:

根据抄表我们设计如下抄表模式：

顾客抄表系统

1、热量表：符合《户用计量仪表数据传播技术条件九

2、带GPRS功能的采集器：

(1)可带多种热量表或M-BUS集中器

(2)220VAC

3、抄表内容：

冷量、热量、瞬时流速、瞬时热功率、供水温度、回水温度、热表状态

4、抄表形式：

系统积极抄表

5、技术指标：

(1)系统容曷:

采集器容量：M-BUS集中器每路可带60块热量表。

系统容量：原则上不受限制，实际可根据需要和主站电脑的容量确定；

（2）通信距离：

采集器与热表：

采用双芯线，热量表到M-BUS集中器距离＜500m；M-BUS集中器（RS485方式）到

GPRS距离W1000m。

主站与采集器：采用GPRS网络作为通信介质，距离不受限制；

（3）通信成功率：

主站与采集器之间，采用基于可靠连接的TCP/IP协议，通信成功率为100与。

系统软件

GPRS自动抄表系统的关键部分是系统软件，它遵照《户用计量仪表数据传播技术条件》

部标通讯规约，并有扩展性。

抄表软件系统数据库为MsSql（或FirobirdJIySql）数据库，运行于WIN/XP的操作系统,

易于使用。软件所能管理的顾客数量没有限制。

系统的功能与特点有：

（一）安全可靠：

安全性由三方面构成：第一，MsSql（或Firebird、MySql）数据库是大型的、多顾

客H勺数据库，它日勺安全性高，容许多顾客同步使用同一数据库而不会破坏完整性，用它

来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的安全；第二，系统对顾客实现分级管理功能，

通过检查使用者的名字和密码，赋予使用者对应的操作权，借鉴银行系统的密码管理模

式限制无关人员变化数据库和硬件设置。

（二）抄表速度快：

抄表快、数据梢确，抄表时PC机只读采集相出勺数据，数据传播采用2400波特率,

器实现GPRS骨干网互联；GSM网络系统要进行软件更新和增长新B勺MAP信令和GPRS信

令等。

SGSN的重要作用是记录移动台的目前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完毕移

动分组数据的发送和接受。GGSN重要是起网关作用，它可以和多种不一样的数据网络

连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转

换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。

GPRS骨干网aJ逻辑构造如图1所示。

图1.GPRS骨干网的逻辑构造

GPRS协议模型

移动台(MS)和SGSN之间的GPRS分层协议模型如图2所示。Um接口是GSMR勺空

中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下而.匕依次为物理层、

MAC(MediumAccessControl)层、LLC(LogicalLinkControl)层、SNDC

(Sub-nctwoi'kDependantConvergence)层和网络层。

Applk.i'ion

IP'X.25

GTF

UDP

l*rivIP

GbGn

SG<»NGGSNGl

图2.GPRS网络口勺协议栈示意图

Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的多种逻辑

信道。

MAC为媒质接入控制层。MAC的重要作用是定义和分派空中接口的GPRS逻辑信道，

使得这些信道能被不一样日勺移动台共享。

LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC日勺无线链路协议。

LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整U勺

LLC帧。

BSS中日勺LLR层是逻辑链路传递层。这一层负责转送MS和SGSN之间日勺LLC帧。

SNDC被称为子网依赖结合层。它的重要作用是完毕传送数据的分组、打包，确定

TCP/IP地址和加密方式。

网络层口勺协议目前重要是Phase2+阶段提供的TCP/IP和L25协议。TCP/IP

和X.25协议对于老式H勺GSM网络设备（如BSS和NSS等设备）是透明的。

3.2GPRS与Internet连接

从GPRS构造可以看出，基站与SGSN设备之间的连接一般通过帧中继连接，SGSN

与GGSN设备之间通过IP网络连接。

SGSN可以由具有NAT（网络地址翻译）功能的路由器承担内部IP地址与外部网络

IP地址的转换，MS可以访问GPRS内部的网络,也可以通过APN（外部网络接入点名）

访问外部U勺PDN/Internet网络。

下图简朴表达了一种移动主机访问Internet时的网络构造：移动主机与GPRS网络

之间的通讯发生在LLC层，移动主机与内容服务器之间的通信控制协议采用TCP。

TCF

LLC

StationStation

图3.模拟网络构造示意图

3.3以GPRS为基础的无线数据传播系统

图4GPRS系统网络拓扑图

如图4所示，图中日勺“中心服务器”即为本系统的数据监控中心，位于GPRS子网

之外，Internet网络之中，具有公网IP,它的功能相称于一般的网络服务器，但和一

般的商业服务器相比有两大特点，第一，它是服务于GPRS子网顾客的服务器。第二，

它的服务客户对象是事先预知日勺。结合这两个最为明显的特点，本系统中提供了如下两

种安全技术处理方案。

3.3.1IP过滤技术

由于监控中心服务于GPRS子网顾客，所有访问客户的IP必为GPRS子网内的1P,

即所有的顾客必须通过CMNET才也许访问该服务器。因此，我们在系统中采用了IP过

滤技术，对所Tf接受的数据包进行过滤，抛弃掉所有的非法IP数据报。这一过程就仿

佛将系统置身于CMNET的防火墙保护之下，所有的非法顾客只有先穿过了CMNET的安全

防护才有也许访问到本系统，但对于安全措施非常强大的CMNET网络来说，这将是非常

的J困难。

3.3.2身分和密码认证体系

采用IP过滤技术尽管可以防止某此非CMNET网段顾客的侵袭，但由于系统处在

GPRS子网以外，IP过滤只能起到简朴H勺安全防护，对于那些运用IP伪装技术口勺非法顾

客则无法识别。

由于该系统是专业化的服务系统，访问客户是预先确定的J,运用这•特点，我们在

系统中采用了顾客ID和密码验证技术，系统中存储了有所客户端的MAC地址以及密码,

对通过了IP过滤的数据包，再验证其1D号和密码。对于该系统以外H勺非法顾客，获取

合法的MAC地址和密码将十分困难，因此这一步极大也许地增长了系统日勺安全性。

数据处理

K-----------------------

PORT

数据安全加密通道

系统采用原则的SSL数据安全通讯协议在客户端和服务器端建立加密数据通道，保

证私