1、無線 gprs 城市燃氣遠程監控系統應用方案gprs 城市燃氣遠程監控系統應用方案一、前言先進的燃氣控制系統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 制系統設計必須依賴于先進的控制技術，所以控制系統占了氣場投資的相當比例。通過現場監控終端（dtu、rtu）和 gsm/gprs 網絡，可對各地多個加氣站、儲配站、 調壓站以及計量點進行組網，實現遠距離實時集中控制管理，能夠實現對管網壓力、流量以 及環境參數、動力環境進行遠程無線實時監測、控制、報警、故障診斷和排除的功能。監控 系統貼合氣站實際情況，無論

2、其實用性、可靠性、技術先進性、經濟性等方面都有許多創新。調度管理中心和工作、維護人員利用“燃氣 gprs 遠程監測系統”提供的遠程無線監 測、控制、報警、報表、打印等功能，可實現對氣站的全面監控、管理。二、方案介紹由于 gprs 是基于 ip 地址的數據分組通信網絡，監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據傳輸。各監測點使用 gprs 透明數據傳輸終端，通過移動的 gprs 網絡與監控中心相連。各 數據采集點使用移動通信公司統一的 sim 卡，同時監控中心對各點進行登記，保存相關資料 以便識別和維護處理。各信息采集點運行監控系統軟件，支持

3、24 小時實時在線，實現信息 采集點 24 小時傳送采集的信息數據。凡燃氣公司授權的信息采集點均可以使用本系統：1、 管網監控點必須使用移動統一的 sim 卡，用戶使用本卡只能用于與監控中心數據 通信功能。2、 終端設備使用廈門宇能科技有限公司提供的 gprs 數據通信終端 yn2200 dtu 和 yn4112 rtu。3、 用戶登記，符合燃氣公司的規定。系統組成：燃氣 gprs 遠程監測主系統由燃氣配送管網監控子系統、燃氣計量數據采集子系統和 燃氣數據控制中心組成。燃氣配送管網監控子系統能夠實現對管網壓力、流量以及環境參數、 動力環境進行遠程無線實時監測、控制、報警、故障診斷和排除的功能。

4、燃氣計量數據采集 子系統可監測燃氣用戶的燃氣使用量，支持 gprs 在線監測功能，并可將監測的燃氣使用數 據按圖表、報表等方式統計、查詢。整套監控系統貼合燃氣站實際情況，無論其實用性、可 靠性、技術先進性、經濟性等方面都有許多技術創新。2.1、燃氣配送管網監控子系統2.1.1、燃氣配送管網監控子系統功能燃氣配送管網監控子系統可同時對各地多個加氣站、儲配站、調壓站進行組網監控，實現遠距離實時集中控制管理，能夠實現對管網壓力、流量以及環境參數、動力環境進行遠 程無線實時監測、控制、故障診斷和預警等功能。2.1.2、燃氣配送管網監控終端技術性能gprs 數據傳輸終端實現監控中心主站與監控終端的通訊。

5、本系統中采用 yn4112 grps/dtu。該 dtu 功能與特點如下：1、 標準的 at 命令界面,方便程序設計。2、 tcp/ip internet 內嵌的協議棧，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 位內部數據總線， 1mb flash，可高速 處理協議和大量數據。6、 支持全透明及幀格式數據傳輸。7、 簡化的接口設計，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 網絡中所出

6、現的假撥號，掉線自動重啟，遠程喚醒等功能。10、 支持遠程控制及動態域名解析。11、 同時更具嵌入式系統要求，可提供內置式模塊（不帶外殼，可通過插針與嵌入 式直接系統相連）。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、燃氣計量數據采集子系統燃氣計量數據采集子系統各監控點通過 rs-485 總線采集燃氣表計量的數據，通過 gprs 透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進行處理、協議封裝后發送到數據控制中 心，實現實時在線監控的功能。2.2.1、燃氣計量數據采集子系統功能燃氣計量數據采集子系統位于燃氣計量中心，燃氣用戶的用氣數據先由燃氣表計量， 再通過

7、 rs485 總線使用雙絞線傳輸數據到 gprs 通訊終端，通過 gprs 透明數據傳輸終端內置 嵌入式處理器對數據進行處理、協議封裝后發送到 gprs 網絡，最后，通過 gprs 網絡將抄 表數據傳送至數據控制中心燃氣遠程抄表系統，實現燃氣表數據和數據控制中心系統的實時 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，實現對電表參數的采集、存儲、預處理或并將采集到的燃氣表數據實 時傳送到數據控制中心；同時，抄表終端還可將數據控制中心發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。2.2.2、燃氣抄表終端技術性能系統采用

8、 yn2200 gprs 無線透明數據傳輸終端。產品基于中國移動的 gprs 網絡，具 有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準 232 數據口可直接與計算機、rtu、plc、 gps 接收機、數碼相機、數據終端等連接，傳輸速率達 171kbps，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控制中心與眾多遠端站之間的數據采集和控制。1、 支持 90018001900mhz 三頻 gsm/gprs。2、 接口： rs232、rs485、ttl。3、 系統理論傳輸速率 171kbps，實際傳輸速率 40kbps。4、 支持 windows95/98/2000/xp/linux 操作系統。5

9、、 透明數據傳輸：yn2200-dtu 內嵌 tcp/ip 協議，為用戶的數據設備提供透明傳輸 通道。6、 自動撥號連接：yn2200-dtu 可配置上電自動撥號上網、連接網絡，同時支持用 戶端發起命令連接或遠程喚醒連接。7、 短信息備用數據通道：在 gprs 網絡無法連接時可啟用短信作為備用數據傳輸通 道。8、 短信息遠程維護功能。9、 實時監測網絡連接情況，掉線自動重撥功能。10、 提供主副 ip 及動態域名解析。11、 心跳報告時間間隔用戶可設定。12、 數據通信幀長度用戶可設定。13、 支持 vpn 安全功能。14、 安裝靈活、使用方便、可靠。三、數據控制中心主站軟件功能介紹主控室監測

10、軟件對采集來的現場數據和實時數據進行分析、處理、保存、入庫，制 作輸出報表，繪出各種曲線，從而實現整個系統的遠程抄表、實時監測及自動化管理功能。1、用戶（gis）地圖用戶管理界面采用數字地圖，界面可放大縮小，在此界面上可觀察到各個用戶子站 的多種工藝參數運行情況，通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、軟件監測界面2、報表功能日報表統計當天實時的運行數據，列出每天的用氣狀態和停電時間等情況；月報表 統計當月每天的運行數據，列出每天的用氣狀態和停電時間等情況；年度報表統計一年 12 個月每月的用氣狀態和停電情況。報表格式可按照用戶要求定制，由軟件直接進行預覽、打

11、印，無需另行轉換。3、圖表曲線功能系統可以針對某一站點、某一用戶或者整個系統自動做出多參數日用氣量直方圖趨 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、故障處理和報警功能主控室對于出現的通信故障和參數數據超限、儀表單體故障、市電停電、儀表掉線 產生報警，并將產生報警的時間和原因記自動記錄到數據庫當中，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、強大的數據庫查詢功能查詢某一時刻的壓力、溫度、瞬時流量、累計流量等參數形成報表。也可查詢報警 記錄，獲得產生報警的時間和原因

12、并形成報表。6、兼容不同通信協議系統中可有不同廠家的儀表；并可根據用戶要求增加特定的通信協議。7、實時在線功能系統對所有監測子站能夠進行群收?；根據系統要求，對各采集子站設定不同的采 集間隔（可以任意設置）。8、系統安全設置系統設置多級權限，不同權限的功能有所不同。系統管理員可以使用所有的功能， 而對于一般用戶來說，數據庫維護，系統維護等一些涉及系統內部安全的設置功能限制使用。9、時間同步中心監測軟件對整個系統現場控制器可進行時間同步化處理，保證用戶分站主動上 發時刻和管網主站時間的整體一致性。10、網絡發布功能數據監控中心服務器運行網絡版的應用軟件，可以通過局域網把各個采集終端的數 據共享給

13、有關領導和部門；局域網內的授權用戶可以查看、調閱數據庫的內容，實現辦公自 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 網絡 相連。由于 ddn 專線可提供較高的帶寬，當管網監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需 求。監控中心服務器接受到 gprs 網絡傳來的數據后先進行認證，后傳送到監控中心計算 機主機，通過系統軟件對數據進行還原顯示，并進行數據處理。四、網絡安全由于供氣監測系統的特殊性，本系統需要極高的系統安全保障和穩定性。安全保障 主要是防止來自系統內外的有意和無意的破環，網絡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

14、、防火墻等。穩定是指系統能夠724 小時不間斷運行，即 使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。數據中心可通過公網使用 vpn 接入到移動 gprs 網，采用 vpn 方式成本比較低，企業 不用租用專線，還可使用原有的 vpn 設備，移動終端需要安裝具有 vpn 二次虛擬撥號的功能 的軟件。通過 vpn 方式，客戶端在連接應用服務器前，要經過 radius 服務器的認證，整個 數據傳送過程得到加密保護，安全性較高，可充分保障數傳速度和網絡服務質量。另外，數據中心也可以采用 apn 接入方式，租用專線接入到移動公司的 ggsn 設備上， 這種成本高，安全性高、穩定可靠。對于安全性要求非常高的系

15、統，可考慮在專用 apn 接入的基礎上再加上 vpn 接入方 式的混合接入方式，進一步提高系統的安全性。4.1、vpn 虛擬專網模式：企業內部網絡中配置 vpn 服務器，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，用戶通過接入企業內部虛擬專網的 方式與 internet 進行隔離，可對整個數據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，在網絡側對 sim 卡號和 apn 進行綁定，劃定用戶可接入某系統的范圍,只有屬于指定行業的 sim 卡手機號才 能訪問專用 apn，移動終端與數據中心采

16、用中國移動分配的專門的 apn 進行無線網絡接入， 普通手機的 sim 卡號無法呼叫專門的 apn。4.3、對于特定用戶，可通過數據中心分配特定的用戶 id 和密碼，其他沒有數據中 心分配的用戶 id 和密碼的用戶將無法登錄進入系統，系統的安全性進一步增強。4.4、數據加密：通過 vpn 對整個數據傳送過程進行加密保護。4.5、網絡接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網絡鑒權和安全防范功能，保 障系統安全。目前，在移動通信公司的 gprs 業務平臺上構建城市燃氣遠程監測系統，實現管網監 控點的無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優點，而且 設備安裝方便、維護簡單。

17、五、gprs 無線遠程監測的特點5.1、良好的實時響應與處理能：與短消息服務比較，由于 gprs 具有實時在線特性， 系統無時延，能夠同時實時收取、處理多個/所有監測點的各種數據，無需輪巡就可以同步 監測點的時鐘，可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。5.2、遠程儀器設備控制：由于采用 gprs 雙向傳輸系統，監控中心可以反向實現對 儀器設備的時間校正、狀態報告、開關以及其他監測、控制等功能。5.3、建設成本低：可充分利用現有 gprs 網絡，設備安裝即接通，而采用超短波通 信時需要充分考慮現場環境，還需要配備天線鐵架等附屬設備。5.4、安裝調試簡單，建設周期短：利用現有成熟 gprs

18、 網絡，系統投入運行時基本 不需要調試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調試工作量大，要先進行現場信號測試，天 線鐵架架設，天線方向角度調試等工作。5.5、覆蓋范圍廣：構建城市燃氣遠程監測系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限 制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。由于管網監控點數量眾多，分布在全市范圍內，部分管網監控點位于偏僻地區，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/gprs 網絡的覆蓋范圍之內，都可以實現監控。5.6、數據傳輸速率高：gprs 網絡傳送速率理論上可達 171.2kbit/s，實際應用時數 據傳輸速率在 40kbps 左右，而目前一般的超短波數傳電臺傳送速率多為 2.4kbit/s 或更低。5.7、系統的傳輸容量大：監控中心站要和每一個管網監控點實現實時連接。由于管 網監控點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而 gprs 技術能很好地滿足傳 輸突發性數據的需要。六、結論采用有線方式，租用靜態 ip 目前費用比較高約 800-1500 元/月。采用 gprs 無線方 式，gprs 數據流量費用目前有包月制和按數據量兩種收費方式，按流量計算 0.03 元 k，而 包月制 15 元/月可享受 150 mb 數據