GPRS DTU在燃氣管網遠程監控系統

　　摘要

　　燃氣管網遠程監控系統是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統，用于現場監測和自動化管理。遠程監測主要利用RTU為終端，目前有多種形式，可以利用PSTN，鋪設專用線路無線電臺等。本文利用GPRS 來實現遠距離的自動監控系統，可以實時采集現場數據，對現場進行本地或遠程的自動控制，對供氣過程進行全面、實時監視口，并為生產、調度和管理提供必要的參考數據，較好地滿足了城市燃氣管網監控的需要。

　　系統構成

　　本系統既可通過監控中心計算機對燃氣管嘲調壓站遠程控制。也可通過移動終端設備對現場儀表進行數據讀取，使生產管理人員掌握管嘲壓力變化、流景情況，及時進行處置。系統構成如圖1所示。由壓力變送器、GPRS DTU、Internet網絡和管理中心計算機組成。

　　位于不同的調壓站現場，對管網壓力、流量實時監測。其中壓力傳感器為一個橋式應變片，在壓力作用下，彈性體發生形變，導致應變片形阻變化，得到一個與形變線性的輸出，通過放大器放大和變送器電路得到4～20mA信號輸出。

　　其硬件原理如圖所示，壓力信號通過RS232接口直接連接無線數傳終端 GPRS DTU模塊實現無線透明傳輸。這樣現場壓力信號通過INTENET網絡實時傳送到監控中心數據庫。

　　燃氣管網的數據采集點數量眾多，要求能滿足突贊|生數據傳輸的需要。由于GPRS具有實時在線特性，系統無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個所有數據采嵬點的數據，因此可以滿足燃氣管網遠程監控系統對數踞采集和傳輸突發性數據的需要。

　　系統軟件設計

　　系統軟件主要有：數據采集模塊與數據分析模塊組成。數據采集模塊進行數據的采集，將獲取的壓力、流量信號經RS一232接口發送給GPRS無線數傳模塊，通過INTNET傳送到監控中心計算機。

　　GPRS通訊模塊DTU數據傳送

　　GPRS采用分組交換技術，可以同時占用多個無線信道，同一個無線信道又可以由多個用戶共享，從而實現了高速率數據傳輸。由于GPRS支持基于標準數據通信扮議的應用，具有全雙工運作，間隙收發，永遠在線，只在收發數據才占用系統資源等特點，使得GPRS通訊模塊開機能自動附著到GPRS網絡上，并與監控中心建立通信鏈路，隨時收發現場采集到的壓力、流量等數據。調壓站數據采集點每次數據傳輸量在10Kbps之內，GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/S，目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，能滿足燃氣管網監控系統數據傳輸速率(≥10Kbps)的需求。

　　使用GPRS附絡進行無線數據傳輸的終端設備DTU支持PPP、TCP、UDP、ICMP等眾多復雜網絡協議和SOCKET標準，具備透明數據傳輸和用戶自由控翩傳輸兩種模式。同時支持點對點、點對多點、設備間、設備與中心問等各種不同的通訊模式㈨。使用Rs232接口，可以進行無線數據收發，隨時隨地接入Internet。

　　在透明傳輸模式下，DTU不解析從串口收到的任何數據，直接將數據作為TCP或UDP的數據進行抒包發送，而對其體數據的解析分別由后端數據采集終端設備和前端數據中心的相關服務器進行處理。

　　DTU作為服務器模式使用時，DTU將一直處于監聽等待狀態，監聽由遠程客戶端發起的連接。遠程客戶端要建立通訊必須知道服務器設備的IP地址和監聽端口號。DTU作為客戶端模式使用時，DTU設備先要與服務端建立連接。通過串口與DTU相連的設備首先向串口發送數據，DTU(處于透傳模式)接收并緩存這些數據，如果DTU沒有與遠程服務器建立連接，則DTU首先要建立這個連接。連接被建立，數據就可眥在客戶端與服務端之間雙向傳輸。接入網絡后，DTU根據參數的設置會與設置好的數據中心建立連接，從而實現數據的傳輸。

　　監控中心

　　整個監控系統由中心上位機系統和下位機系統兩部分組成。上位機系統包括數據采集與處理服務器。工作站和數據庫。其中，數據采集與處理服務器主要負責與通訊前置機之間進行數據交換，與移動公司聯網獲得數據，中心計算機運行監測系統的后臺監測分析軟件，負責數據的采集分析與報表等功能;數據庫服務器用來存儲和管理整個系統的過程數據庠工作站的任務是提供—個良好的人機界面供詞度員進行監視和控制，下位機系統由DTU單元組成。

　　監控中心擁有固定的IP地址，要和每一個燃氣調壓站數據采集點保持實時的數據連接，GPRS模塊登陸GSM網絡后，自動連接到監控中心，向監控中心報告其IP地址，并保持和維護鏈路的連接，GPRS模塊監測鏈路的連接情況，一旦發生異常，GPRS模塊自動重新建立鏈路，監控中心和GPRS模塊DTU之間就可以通過IP地址用TCP/IP協議進行雙向通信，實現可靠的數據傳輸。

　　配置軟件　　

　　實時顯示

　　1、左側設備列表顯示出當前在線和離線設備的信息，當設備聯網后，將從“離線設備列表”進入“在線設備列表”，設備長時間不在線將從“在線設備列表”進入“離線設備列表”;

　　2、左上角顯示燃氣濃度、供電方式、通風設備是否打開等信息;

　　3、右上角實時顯示燃氣濃度等曲線;

　　4、下側顯示設備編號、用戶名稱、聯系人、電話、傳真、手機、地址、SIM卡號等信息;

　　5、中部文字提示當前設備登陸時間，采集回傳數據的最后時間;

　　歷史記錄

　　用戶可以根據時間段來搜索歷史記錄;

　　歷史記錄將以曲線形式繪制在窗口上面，歷史記錄可以以列表的形式顯示在窗口下面，通過歷史記錄可以查看設備運轉狀態和相關趨勢;

　　同時查詢的歷史記錄可以導出為excel表格;

　　結束語

　　通過對GPRS的燃氣管網遠程監控的研究，實現了對數據的采集以及分析功能對燃氣管理具有重要意義，當現場出現電壓電流超限、氣體濃度超限等狀況時，現場控制器發送報警短信，按照泄漏濃度可以打開風扇、關閉閥門等，且系統成本低廉，可應用于燃氣管網的遙測遙控，使其更加安全、經濟。可靠運行，提高供氣管理的自動化水平，可以節省大量的人力物力。