超声波流量计数据远程监控系统

超声波流量计数据远程监控系统

沈阳自来水总公司铁西营业处隋世杰

摘要：本文介绍仪表组网的多种方式，并分析城域范围内仪表组网的特点和解决方案、接入网设备的选型，以及“超声波流量计数据远程监控网络管理系统”在所相应用户的应用。

关键词：城域网、远传仪表、远程抄表、接入网设备

前言

随着社会的发展，各种管网(热、水、电、油、煤气等)越来越多，管网测点数据的采集和及时传输是管网稳定、可靠运行的保证，要求计算机管网监测系统必须能够在较低费用的前提下提供及时、准确的信息。然而，在使用的过程中，传统有线、无线的管网监测系统的不足之处逐渐凸现出来。采用电话线传输数据，不能保证实时性；采用无线电台，解决误码率和波特率的矛盾尤其抗干扰是一个令人头疼的问题；采用专线电路，不可能对所有大面积分散的数据采集子站进行专线铺设，更不能承担高昂的运行费用。几种数据采集常用通信方式比较见附表。

针对这些问题，自来水总公司在总计多年的网络测控经验的基础上，采用目前世界上最先进的数据通信技术，开发出了超声波流量计数据远程监控系统。该系统采用先进成熟的GPRS 模块为远程数传模块，依托稳定、可靠的中国移动GPRS网络，系统运行可靠，数据采集实时性强。该系统有效的解决了其他通信方式存在的各种问题。在保证数据传输的及时、准确的前提下，将系统运行费用也降低到了最低；同时，通信链路由专业的运营商来维护，避免了用户在使用监测系统的同时，还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题；节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。

1 系统简介

超声波流量计数据远程监控系统采用GPRS作为通信手段，利用GPRS移动数据通信网络组成数字数据传输网络，为用户提供各种速率的高质量、透明数据传输的永久或半永久性专用电路，为客户建立自己的专用数据网。具有以下特点：

a. 永远在线：一开机就能自动附着到GPRS网络上，并与您的数据中心建立通信链路，

随时收发用户数据设备的数据，具有很高的实时性；

b. 按流量计费：一直在线，按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量

的传递时不收费用；

c. 高速传输：GPRS网络的传输速度最快将达到160Kbps，速率的高低取决于移动运

营商的网络设置，根据中国移动的网络情况，目前可提供20~40Kbps的稳定数据

传输；

d. 组网简单、迅速、灵活：GPRS无线网络系统可以通过Internet网络随时随地的构

建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络，为广大中小用户提供接入便利，节省接入投资；

e. 通信链路由专业运营商维护：由于采用中国移动的GPRS 数据业务，因此链路维护

也由中国移动负责，免除通信链路维护的后顾之忧；

f. 防雷击：由于采用中国移动的GPRS 数据业务，所以在不影响上网的前提下，GPRS的发射功率非常小，天线非常短，而且无需高架，克服了有线传输和无线电台传输

容易引雷击坏设备的缺点。

2 GPRS系统简介

GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA 帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS 理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在10-70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 连接，可以用于INTERNET 连接、数据传输等应用。

GPRS 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP。GPRS 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160Kbps。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。GPRS 移动数据传输系统有很大的应用范围，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用，如城市配电网络自动化、自来水、商业POS 机、INTERNET 接入、个人信息、股票信息、金融、交通、公安等，尤为适合管网远程监测系统。

3 系统构成

3.1 现场采集子站构成

现场采集子站由二种方式。

第一，新上流量计，建议采用带用GPRS通信模块的流量计；

第二，对于现有的流量计通过RS-232通讯口与GPRS DTU传输模块连接。每一个GPRS DTU传输模块装入一个中国移动的数据SIM卡即可。

第三，对于现场不是大连海峰仪器发展有限公司的流量计。用户应告知其流量计有无通讯功能、组网方式和通讯协议。以便我们在采集端修改采集方式。

3.2 主控室构成

主控室构成分为三种方案:

方案一：系统拓扑结构见附图一。计算机直接与GPRS MODEM相连，申请固定IP地址，数据通过无线网卡接入。这种方式适合采集点较少(采集点200个左右，每次数据传输量100 字节左右，每个子站数据采集间隔不小于1分钟；若系统实时性要求稍低，每个子站数据采集间隔可大于1分钟，采集子站的数目可以较多。

方案二：系统拓扑结构见附图二。计算机与中国移动提供的数据专线相连，数据发送到中国移动的服务器后由专线传送到主控室计算机。这种方式适合采集点很多(大于200)，或采集点虽然较少，但实时性要求很高的情况。

方案三：系统拓扑结构见附图三。利用动态域名解析服务，使现场的流量计直接和主控室数据采集服务器建立连接，进行数据通信。这种方案兼顾以上的优点。同时，可以免去申请固定IP、专线的投入，降低了成本。

子站上电后自动向主控室申请入流量计监控网，主控室计算机接到请求后将子站列入网上设备表，开始进行数据通信。

3.3 软件组成

本系统软件融合了当前流行的B/S 和C/S 结构。数据采集和远程诊断采用C/S构架，将采集来的数据存于SQL 2000 数据库中，方便用户使用。同时也有利于系统的升级换代。数据的浏览、查询、报表打印采用B/S构架，用户端不用安装任何软件，通过Internet 浏览器就可很方便的实现浏览、查询、打印报表等功能。

4 GPRS DTU传输模块

4.1 基本特点：

使用方便、灵活、可靠

支持双频GSM/GPRS