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基于UNIX及互聯(lián)網(wǎng)的遠程抄表系統(tǒng)在燃氣行業(yè)的應(yīng)用

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-05-30  作者:鄧承先 趙普俊  瀏覽次數(shù):704
摘要:及時準確的對燃氣用氣量進行抄表,準確的反應(yīng)客戶的用氣信息是燃氣行業(yè)遠程抄表系統(tǒng)的焦點問題。本文介紹以UNIX系統(tǒng)及INTERNET為平臺,開發(fā)的SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)在燃氣行業(yè)的成功應(yīng)用,對其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、設(shè)計及實現(xiàn)技術(shù)進行了討論,并對燃氣行業(yè)遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)進行了深入的研究。
本文關(guān)鍵字:UNIX系統(tǒng)、GPRS、無線數(shù)傳、INTERNET、遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)

一、前言
目前,遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在能源生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域,自來水、電力、燃氣行業(yè)都可以看到它的蹤影。這些遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)大多是基于WINDOWS平臺上的無線手持、局部GPRS或者局部無線數(shù)傳、有線組網(wǎng)模式的遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)。但這種形式存在著很多不足,首先基于WINDOWS平臺的系統(tǒng)在穩(wěn)定性、安全性比較差。如果采用的是遠程無線手持這種半人工操作模式,其及時性、可操作性、數(shù)據(jù)可靠性也不高而且受樓層高低、環(huán)境、人為影響的因素很大;其次是施工難度大、施工成本較高;再其次是系統(tǒng)的維護、升級、可擴展性差;另外管理單位不能通過INTERNET遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。正由于存在成本偏高和技術(shù)障礙,使遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)在推廣應(yīng)用中遇到一些難題。
四川恒芯科技有限公司在GPRS業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合無線數(shù)傳組網(wǎng)方式,以UNIX系統(tǒng)及INTERNET平臺,采用磁敏自保持開關(guān)式傳感技術(shù)、RS-485總線方式研制的SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng),可以較為圓滿的解決上述問題。首先GPRS系統(tǒng)費用較低。GPRS建立鏈路以后,相當于專線直接接入因特網(wǎng),利用TCP/IP協(xié)議,數(shù)據(jù)可靠而且穩(wěn)定。同時系統(tǒng)采用INTERNET技術(shù)可以實現(xiàn)遠程的監(jiān)控和采集。而且信息管理中心的服務(wù)器只需要是普通的接入因特網(wǎng)的基于UNIX系統(tǒng)的主機,大大節(jié)省了服務(wù)器端的開銷和系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性。
GPRS(GeneralPacketRadioService)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱,是一種以全球手機系統(tǒng)(GSM)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)點,支持TCP/IP協(xié)議,無需經(jīng)過PSTN(公用電話交換網(wǎng))等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接,可直接與Internet網(wǎng)互通。因此GPRS業(yè)務(wù)在遠程測試、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。
  UNIX操作系統(tǒng)以穩(wěn)定、可靠和開放的特性,使其成為企業(yè)關(guān)鍵性業(yè)務(wù)的主要系統(tǒng)平臺,遍布銀行、保險、郵電、稅務(wù)、鐵道、海關(guān)、水利、教育、政府、零售業(yè)、制造等各個行業(yè)。近年來,隨著廣大客戶, 尤其是關(guān)鍵領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用客戶對系統(tǒng)可用性要求的不斷提高,采用 UNIX上真正高可用性解決方案,也就變得越來越重要和迫切。燃氣行業(yè)也不例外,因此,SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合燃氣行業(yè)客戶對系統(tǒng)的實際需求,在 UNIX平臺上開發(fā)出了遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng),并且在燃氣領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 

二、SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)方案
SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于燃氣行業(yè),系統(tǒng)以UNIX系統(tǒng)及INTERNET為平臺,采用多層架構(gòu)分布實現(xiàn)。其組成主要包括:遠傳表、采集器、采集終端、集中器、遠程通信模塊和基于UNIX系統(tǒng)及INTERNET為平臺的數(shù)據(jù)通信監(jiān)控采集中心。
1、                            系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下:
2、終端硬件設(shè)計 
系統(tǒng)采用磁敏自保持開關(guān)式傳感技術(shù),將天然氣基表的機械傳動式計數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖輸出,采集器通過對脈沖計數(shù)而達到燃氣消費的計量。
采集終端通過RS-485總線方式和各采集器連接,向采集器發(fā)布控制命令和采集遠傳表的用氣數(shù)據(jù)。
   集中器以無線數(shù)傳方式與各采集終端連接,作為監(jiān)控中心和采集器通信的中繼設(shè)備。采集終端接收監(jiān)控中心的控制命令,又把收集的數(shù)據(jù)和命令執(zhí)行結(jié)果返回到監(jiān)控中心。
遠程通信模塊主要包含GPRS無線模塊、SIM卡和串口模塊三部分
3、終端軟件設(shè)計
數(shù)據(jù)終端必須具備以下基本功能:自動登錄GPRS網(wǎng)絡(luò),自動向數(shù)據(jù)中心注冊,進行數(shù)據(jù)傳輸。脈沖計數(shù)、接受監(jiān)控中心指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作、傳輸和校驗遠程表的數(shù)據(jù)。
4、傳輸數(shù)據(jù)
系統(tǒng)考慮施工的難度、系統(tǒng)的穩(wěn)定、組網(wǎng)建設(shè)成本等問題。采用無線數(shù)傳組網(wǎng)和GPRS網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的模式。系統(tǒng)在采集終端和集中器之間采用無線數(shù)傳組網(wǎng)的模式,集中器和監(jiān)控中心采用GPRS通訊的模式。由于GPRS支持TCP/IP協(xié)議,所以通過收發(fā)IP數(shù)據(jù)包來傳送數(shù)據(jù),此時,終端系統(tǒng)向GGSN發(fā)送的所有包含IP報文的PPP報文都會被傳送給Internet網(wǎng)中相應(yīng)的IP地址,從而完成終端系統(tǒng)向遠程監(jiān)控中心通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的過程。
5、電源設(shè)計
由于采集終端是需要帶電工作的,為了保證在長時間內(nèi)停電情況下工作,系統(tǒng)必須解決電源供給問題。系統(tǒng)采用UPS電源模式,即使在停電情況下也可以保證采集器的正常工作,不影響系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過程,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
6、監(jiān)控采集中心設(shè)計
 監(jiān)控中心作為數(shù)據(jù)主控中心,以INTERNET為平臺,以移動數(shù)據(jù)通信(GPRS)的方式與各集中器連接。除了用戶抄表外,還包括校時、校表、開閥、關(guān)閥、監(jiān)控、報警等,均可在有互聯(lián)網(wǎng)接入的地方實現(xiàn)遠程操作。

三、SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)的特點
1、采集終端與采集器采用RS-485總線,是當前遠程控制的最佳模式之一,它比電力載波通信和無線數(shù)傳成本低,而且要可靠得多;與M-BUS總線相比,它也有供電容易的優(yōu)點,只要5V供電就行了,而M-BUS需要12V供電。
2、 采集終端與集中器之間采用無線數(shù)傳方式,這也是SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)較之其它抄表系統(tǒng)的一個特點。作為一個居民小區(qū),在一個樓宇之間布線,要么地下管道布線,要么空中架線,施工難度和美觀都不允許工程采用這樣的方案。SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)采用無線數(shù)傳,使各樓宇之間完成了通信,無線數(shù)傳可視距離1000米,在有障礙物阻隔的情況下,也可達300米左右,其誤碼率小于1‰。
3、 集中器與監(jiān)控中心通信采用GPRS方式,GPRS是近兩年才開始應(yīng)用,而且是成熟的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù),它具有低成本、高可靠、免維護的特點,有著很強的生命力。但真正應(yīng)用于遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)的還不是很多。
4 、軟件系統(tǒng)的可靠與否,是決定遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)的成敗的關(guān)鍵因素。率先將FreeBSD這種先進的堅如磐石的開源UNIX系統(tǒng)及INTERNET應(yīng)用于天然氣行業(yè)的遠程抄表監(jiān)控,后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也采用了最強大的開源數(shù)據(jù)庫PostgreSQL。開源平臺的應(yīng)用一直是我國政府所大力支持的:不受制于他人,系統(tǒng)安全、穩(wěn)定可控、成本低廉。SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng),服務(wù)器端程序完全在FreeBSD下實現(xiàn)。為滿足遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)在高效性、穩(wěn)定性、可靠性的特殊要求,開發(fā)了基于PostgreSQL的數(shù)據(jù)庫連接池、多進程調(diào)度程序、線程池等。 

四、實現(xiàn)過程中的難點
 1、系統(tǒng)實現(xiàn)的一個難點是登錄GGSN的過程,即終端系統(tǒng)登錄GPRS網(wǎng)關(guān)(GGSN)并與網(wǎng)關(guān)通過LCP,PAP,IPCP協(xié)議進行協(xié)商的過程
 2、采集器及遠傳表的實現(xiàn),系統(tǒng)要求遠程表和采集器在性能上必須準確、穩(wěn)定、可靠。這個過程是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心問題。
 3、系統(tǒng)組網(wǎng)模式,這里直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和施工建設(shè)成本問題。
4、整個系統(tǒng)的連貫性、閉合性、可維護性及通訊的穩(wěn)定性。
5、保證停電時采集器的延續(xù)工作和正常運行。
6、能夠大范圍、多點位、高效率的進行遠程數(shù)據(jù)采集和控制。

五、 結(jié)束語
遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)、燃氣、自來水領(lǐng)域有著非常重要的作用,采用無線數(shù)傳和GPRS相結(jié)合的組網(wǎng)技術(shù),采用UNIX系統(tǒng)及INTERNET平臺保證了整個系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可維護性、進一步促進了遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)的智能化和信息化。
SCHX遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)使用的網(wǎng)絡(luò)模式及通信平臺,經(jīng)過實踐考核,是一種最優(yōu)的方案之一,工程施工容易,抄表及控制穩(wěn)定可靠。水表、電表 只改換采集器即可,可納入同一系統(tǒng)的通信平臺,完成三表集抄和監(jiān)控。
對于國內(nèi)特大城市,對于高層建筑來說,布線工程難度加大,最好的辦法還是采用電力載波方式,但通信質(zhì)量會受到一定程度影響,成本也有所增加。近幾年國外很多大的IC制造商都在積極尋求新的電力載波方案,以突破通信瓶頸,而且目前已有較好的IC投入市場并進入應(yīng)用領(lǐng)域,性價比將會得到明顯地改善。 
隨著全社會經(jīng)濟的發(fā)展,人民生活水平的提高和技術(shù)的進步,遠程抄表監(jiān)控系統(tǒng)必將很快普及,更好地為全社會服務(wù)。

參考文獻
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