GPRS燃氣SCADA系統(tǒng)解決方案

1、基于GPRS的燃氣SCADA系統(tǒng)應用解決方案 four-faith 廈門四信通信科技Xiamen Four-Faith Communication Technology Co; Ltd 第一局部概述城市燃氣是城市根底設施的重要組成局部，對社會環(huán)境和現(xiàn)代化城市建設起著舉足輕重的作用。為了保證天然氣輸配管網(wǎng)的平安運行和穩(wěn)定供氣，提高現(xiàn)代化的供氣管理水平，北京市燃氣集團現(xiàn)已完成了一個自動化水平較高、覆蓋范圍廣泛的SCADA系統(tǒng)(監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))。目前SCADA系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)通信可分為有線和無線兩大類，其中有線通信主要包括架設光纜、電纜， 線或x25、DDN、ADSL等。無線通信主要為短波通信、

2、擴頻通信、衛(wèi)星通信、GSM通信及GPRS(通用分組無線效勞)通信等。在燃氣行業(yè)中，由于各監(jiān)控點地理位置的特殊性，存在著如監(jiān)測點數(shù)量多、分布范圍廣且距離遠甚至地處偏僻等問題。以前都是使用租金昂貴的DDN有線通信，自己建設電臺的400 MHz短波無線通信方式等，這些通信方式具有投入大、租費貴及效勞不及時等特點。隨著通信技術的不斷開展完善，組網(wǎng)靈活、造價較低、建設期短、運行維護簡單、性價比較高的無線通信在SCADA系統(tǒng)中逐漸成為一種趨勢。GSM網(wǎng)絡經(jīng)過移動通信部門的多年建設，近年來覆蓋范圍不斷擴大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡，特別是近年來推出的GPRS新業(yè)務，十分符合SCADA系統(tǒng)的使用特點。

3、這樣，在SCADA系統(tǒng)中采用GPRS網(wǎng)絡來進行數(shù)據(jù)傳輸成為可能。GPRS燃氣SCADA系統(tǒng)是廈門四信通信科技和系統(tǒng)集成商合作開發(fā)的基于GPRS技術的燃氣SCADA系統(tǒng)。通過現(xiàn)場監(jiān)控終端RTU和GSM/GPRS網(wǎng)絡，可對各地多個加氣站、儲配站、調(diào)壓站以及計量點進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠距離實時集中控制管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對管網(wǎng)壓力、流量以及環(huán)境參數(shù)、動力環(huán)境進行遠程無線實時監(jiān)測、控制、報警、故障診斷和排除的功能。監(jiān)控系統(tǒng)貼合氣站實際情況，無論其實用性、可靠性、技術先進性、經(jīng)濟性等方面都有許多創(chuàng)新。  調(diào)度管理中心和工作、維護人員利用“燃氣GPRS遠程監(jiān)測系統(tǒng)提供的遠程無線監(jiān)測、控制、報警、報表、打印等

4、功能，可實現(xiàn)對氣站的全面監(jiān)控、管理。第二局部工程分析燃氣GPRS遠程監(jiān)測主系統(tǒng)由燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)、燃氣計量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和燃氣數(shù)據(jù)控制中心組成。燃氣配送管網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對管網(wǎng)壓力、流量以及環(huán)境參數(shù)、動力環(huán)境進行遠程無線實時監(jiān)測、控制、報警、故障診斷和排除的功能。燃氣計量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)可監(jiān)測燃氣用戶的燃氣使用量，支持GPRS在線監(jiān)測功能，并可將監(jiān)測的燃氣使用數(shù)據(jù)按圖表、報表等方式統(tǒng)計、查詢。整套監(jiān)控系統(tǒng)貼合燃氣站實際情況，無論其實用性、可靠性、技術先進性、經(jīng)濟性等方面都有許多技術創(chuàng)新。2.1系統(tǒng)組成 燃氣輸配SCADA系統(tǒng)一般由現(xiàn)場RTU，無線傳輸終端F2103，控制中心通信效勞器，

5、SCACD系統(tǒng)效勞器和操作員終端客戶軟件或web系統(tǒng)等局部組成。2.1.1 RTU： 采集器采集管網(wǎng)壓力、流量以及環(huán)境參數(shù)、動力環(huán)境等；燃氣計量獲取用戶燃氣使用量。 2.1.3 傳輸終端： 傳輸終端采用廈門四信的F2103，實時永久在線，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧，透明傳輸，同時支持RS232和RS485，支持多種工作模式，支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。 2.1.3 控制中心通信效勞器 2.1.4 中心軟件系統(tǒng)：基于ORACLE數(shù)據(jù)庫的抄表軟件，用戶數(shù)量無限制，平安可靠，運行和處理速度快 ，功能豐富完善。2.2 系統(tǒng)總架構系統(tǒng)由中心站和監(jiān)測站組成，主站負責監(jiān)控和管理，監(jiān)測站采用RTU模塊實現(xiàn)數(shù)

6、據(jù)采集、存儲、控制及上傳。 監(jiān)測站各種監(jiān)控傳感器首先匯總到采集器RTU，各種監(jiān)控數(shù)據(jù)壓力，流量，環(huán)境，使用量等由傳感器通過信號線到RTU，RTU通過RS232/485接口與廈門四信通信的F2103RS232或RS485無線傳輸終端連接，RTU對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行處理，協(xié)議封裝后，把數(shù)據(jù)傳給F2103 IP MODEM，F(xiàn)2103 IP MODEM通過對數(shù)據(jù)協(xié)議處理，打包，然后發(fā)送給GPRS無線網(wǎng)絡，通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)送至監(jiān)控中心，實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。采用的傳感器包括溫度傳感器、濃度傳感器、氣量傳感器、壓力傳感器等，輸出為電壓、電流模擬信號，具體情況可更具實際需要增加或改變相應的傳感

7、器。遠程數(shù)據(jù)中心效勞器使用APN專線或普通ADSL等作為網(wǎng)絡接入。當F2103通過GPRS網(wǎng)絡連接到遠程數(shù)據(jù)中心效勞器主機，建立透明數(shù)據(jù)通道后，RTU產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只要送到串口，F(xiàn)2103就會把收到的數(shù)據(jù)原封不動地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心效勞器主機；同時效勞器主機下發(fā)的命令通過通道傳輸?shù)紽2103后，F(xiàn)2103通過串口送到RTU，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。系統(tǒng)拓撲圖如以下圖所示：2.3系統(tǒng)功能主站采用PC電腦，通過光纜，ADSL或APN專線連接到互聯(lián)網(wǎng)或無線專網(wǎng)，主站向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收從站發(fā)來的數(shù)據(jù)。主站接收從站傳來的各自信號，處理后顯示輸出，如果有異常情況發(fā)生，可進行聲音報警，提醒操作人員采取措施，

8、防止事故發(fā)生。系統(tǒng)有在線組態(tài)功能，根據(jù)整個熱力系統(tǒng)的狀況，自動對各從機在線組態(tài)，控制整個系統(tǒng)自動運行。主機可自動生成各種報表，并設有值班檢查功能及定時打印、隨機打印功能，實現(xiàn)對整個天燃氣系統(tǒng)自動化管理。       1、用戶或子站GIS地圖       2、報表功能      3、圖表曲線功能       4、故障處理和報警功能   &#

9、160;5、強大的數(shù)據(jù)庫查詢功能    6、兼容不同通信協(xié)議    7、實時在線功能   8、系統(tǒng)平安設置： 系統(tǒng)設置多級權限，不同權限的功能有所不同。    9、時間同步   10、網(wǎng)絡發(fā)布功能    數(shù)據(jù)監(jiān)控中心效勞器運行網(wǎng)絡版的應用軟件，可以通過局域網(wǎng)把各個采集終端的數(shù)據(jù)共享給有關領導和部門；局域網(wǎng)內(nèi)的授權用戶可以查看、調(diào)閱數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，實現(xiàn)辦公自動化。第三局部 工程架構實施3.1 傳輸模塊與采集終端連接四信的F2103無線傳輸模

10、塊同時支持RS232/485接口，可通過RS232/485與終端通訊。本系統(tǒng)采用的是232的接口方式。F2103和采集器的接線線序如下：3.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡接入方式分析1. APN專線接入 中心采用APN專線， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP，客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進入。用戶在內(nèi)部建立RADIUS效勞器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證效勞器或在APN路由器

11、內(nèi)，啟用路由器本地認證功能。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部平安。用戶在內(nèi)部建立DHCP效勞器或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能，為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。移動終端和效勞器平臺之間采用端到端加密，防止信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。中心采用APN專線接入的方式，在實時性，平安性和穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)異，適合于平安性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最正確組網(wǎng)方式。2. ADSL撥號連接動態(tài)公網(wǎng)IP地址中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析效勞的。客戶

12、先與DNS效勞商聯(lián)系開通動態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS效勞器，再由DNS效勞器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS效勞器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS效勞商。此種方案適合小規(guī)模應用。3. 通過固定公網(wǎng)IP連接中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP效勞的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。雖然申請固定IP費用比較貴，但其運行可靠穩(wěn)定，組網(wǎng)方式簡易方便，深受廣闊用戶的青睞，一般推薦此種方案。3.3 無線數(shù)據(jù)傳輸方式傳

13、輸設備采用廈門四信的F2103，其功能齊全，性能穩(wěn)定，簡單易用，它是一款工業(yè)級別的無線傳輸終端，已經(jīng)廣泛地應用在各種各樣的工業(yè)，金融場合。終端設備和傳輸設備連接好后，設置好各種通訊參數(shù)，工作模式后，在傳輸設備F2103中填入數(shù)據(jù)中心的地址和應用程序的端口號。這樣當終端設備數(shù)據(jù)傳給傳輸設備F2103，F(xiàn)2103就會把數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)街行摹＝K端設備支持多種中心模式主備中心，多中心，多種激活模式 ，短信，數(shù)據(jù)，多種工作模式TCP，UDP，telnet等，方便用戶組網(wǎng)和各種系統(tǒng)需求。心跳包機制，注冊包機制，數(shù)據(jù)幀可控，重連機制等多種機制不僅保證設備實時在線，而且穩(wěn)定可靠，同時方便客戶根據(jù)現(xiàn)場的情況，來

14、設置各種傳輸參數(shù)，進而到達最正確效果。 3.4 數(shù)據(jù)中心軟件平臺構建 抄表系統(tǒng)的核心局部是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標通訊規(guī)約，并有擴展性。具有四信通信的GPRS無線模塊的中心端軟件建有多種方式，對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設備的管理。目前四信提供三種方式的中心接口：首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠家已經(jīng)集成了四信通信的驅(qū)動了，可以直接配置使用；其次對于原本是讀串口的程序，為了兼容原來的系統(tǒng)而不做開發(fā)工作，我們提供一個虛擬串口軟TCP2COM；最后是對于想開發(fā)自己獨有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶，會提供一個動態(tài)鏈接庫及四信公司的測試

15、版數(shù)據(jù)中心軟件，不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)?？蛻艨赡芡ㄟ^動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。 如下是該系統(tǒng)的中心站軟件：監(jiān)控中心監(jiān)測軟件采用通用編程工具開發(fā)，具有靈活性好、針對性強的特點，可以對采集來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)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(xiàn)整個系統(tǒng)的遠程抄表、實時監(jiān)測及自動化管理功能。界面友好、操作簡單方便，真正實現(xiàn)了高效率和辦公自動化?？赏瑫r兼容多個二次儀表廠家的通信協(xié)議，也可根據(jù)用戶的要求增加用戶自己的通信協(xié)議。系統(tǒng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫使網(wǎng)絡化管理變得簡單易行。三設備的特點和參數(shù)1

16、.遠程終端控制單元RTU遠程終端控制單元一般為無人值守站，分布在全市范圍內(nèi)。RTU采集站內(nèi)各儀表分層值(如進口壓力、出口壓力、溫度、環(huán)境溫度等)、實際值(如瞬時流量、累積流量等)和各種開關量、異常信息等，經(jīng)RS232接口并利用MODBUS協(xié)議和IP MODEM進行數(shù)據(jù)傳輸；同時接收并執(zhí)行經(jīng)IP MODEM傳送過來的各種指令。2.F2103通信模塊F2103 GPRS IP MODEM采用高性能嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡。針對網(wǎng)絡流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸

17、發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。它具有豐富的軟件功能：1. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。2. 支持RSA，RC4加密算法3. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)APN4. 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式5. 支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問6. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份7. 支持多數(shù)據(jù)中心8. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接。9. 支持短消息備份及告警。10. 多重軟硬件看門狗11. 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告。12. 標準的AT命令界面13. 可以用做普通撥號MODEM14. 支持telnet功能。15. 支持遠程配置，遠程控制16. 通過串口軟件升級17. 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)四總結隨著工業(yè)供氣的開展和用戶對供氣要求的不斷提高，為了確保供氣管網(wǎng)平安、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，提高燃氣管理效率，實現(xiàn)燃氣網(wǎng)現(xiàn)代化管理水平，采用燃