供热管网监控应用方案

1、供热管网监控应用案例深圳宏电技术有限公司2008年1月目录 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc188264630 1.概述 PAGEREF _Toc188264630 h 3 HYPERLINK l _Toc188264631 2.网络简介 PAGEREF _Toc188264631 h 3 HYPERLINK l _Toc188264632 2.1GPRS简介 PAGEREF _Toc188264632 h 3 HYPERLINK l _Toc188264633 2.2CDMA简介 PAGEREF _Toc188264633 h 3 HYPERLINK l _Toc

2、188264634 3.系统组成 PAGEREF _Toc188264634 h 4 HYPERLINK l _Toc188264635 3.1监测站 PAGEREF _Toc188264635 h 5 HYPERLINK l _Toc188264636 3.2监控中心网络接入方式 PAGEREF _Toc188264636 h 6 HYPERLINK l _Toc188264637 专线接入 PAGEREF _Toc188264637 h 6 HYPERLINK l _Toc188264638 ADSL拨号连接（动态公网IP地址） PAGEREF _Toc188264638 h 7 HYPE

3、RLINK l _Toc188264639 通过固定公网IP连接 PAGEREF _Toc188264639 h 8 HYPERLINK l _Toc188264640 3.3数据传输模式 PAGEREF _Toc188264640 h 8 HYPERLINK l _Toc188264641 永远在线模式 PAGEREF _Toc188264641 h 8 HYPERLINK l _Toc188264642 定时传输模式 PAGEREF _Toc188264642 h 9 HYPERLINK l _Toc188264643 中心呼叫模式（轮巡方式） PAGEREF _Toc188264643

4、h 9 HYPERLINK l _Toc188264644 数据触发模式 PAGEREF _Toc188264644 h 9 HYPERLINK l _Toc188264645 3.4GPRS DTU数据传输模块 PAGEREF _Toc188264645 h 9 HYPERLINK l _Toc188264646 基本特点 PAGEREF _Toc188264646 h 10 HYPERLINK l _Toc188264647 增强功能 PAGEREF _Toc188264647 h 10 HYPERLINK l _Toc188264648 传输效率 PAGEREF _Toc18826464

5、8 h 11 HYPERLINK l _Toc188264649 主要技术指标 PAGEREF _Toc188264649 h 11 HYPERLINK l _Toc188264650 4.监控中心系统软件 PAGEREF _Toc188264650 h 12 HYPERLINK l _Toc188264651 4.1监控中心MC的TCP/UDP通讯功能 PAGEREF _Toc188264651 h 12 HYPERLINK l _Toc188264652 4.2转发本地串口通迅功能（支持实际串口和虚拟串口） PAGEREF _Toc188264652 h 13 HYPERLINK l _T

6、oc188264653 5.总结 PAGEREF _Toc188264653 h 14概述随着社会与经济的发展，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。针对这些问题，通过采用成熟的GPRS/CDMA无

7、线终端为远程数传模块，依托稳定、可靠的GPRS/CDMA网络，在保证数据传输的及时、准确的前提下，将管网现场监控系统运行费用也降低到了最低；同时通信链路是由专业的运营商来维护，这就避免了用户在使用监控系统的同时，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。网络简介GPRS简介GPRS(General Packet Radio Service：通用无线分组业务)，其实质上是作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信(3G)的过渡的中间技术，最早由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)规范实现的内容之一，其从

8、根本上说是仍是基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。 GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加的一个新的网络，同时在网络设备上增加一些硬件设备，并对原软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体。GPRS能给用户提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项无线高速数据传输技术，它以分组交换技术为基础，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E-mail、进行Internet浏览、即时聊天等。 CDMA简介CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)，它是在扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技

9、术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现数据传输。 CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS95是CDMAONE系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS95A，这一标准支持8K编码话音服务。在ITU向各国征求第三代移动通信无线候选技术时，IS95由于刚取得商用成功，美国TR45标准委员会没有将很多精力放在第三代标准的研究上，

10、而是正在努力完成IS95B的标准。 在ITU的要求下，在当年提出了CDMA2000的第三代标准，即CDMA2000 1X和3X(1X代表其载波一倍于IS95A的带宽，3X代表其载波三倍于IS95A的带宽)，3X又分为下行直接扩谱和三载波两种方式，后来直接扩谱CDMA2000部分与WCDMA进行了融合，所以实际上目前的CDMA2000就只包括CDMA2000 1X和三载波方式3X。 CDMA 1X是指CDMA 2000的第一阶段(速率高于IS95，低于2Mbit/s)，可支持308kbit/s的数据传输、网络部份引入分组交换，支持移动IP业务。是在现有CDMA IS95系统上发展出来的一种新的承

11、载业务，目的是为CDMA用户提供分组IP形式的数据业务。系统组成系统由中心站和监测站组成，主站负责监控和管理，监测站采用RTU模块实现数据采集、存储、控制及上传。监测站利用RTU模块对换热站的温度、压力、流量、水泵的电流、温度、启停状态等信号进行采集及处理，数据通过无线网络传送到中心站，同时接受中心站传来的命令对换热站水泵、调节阀等进行控制。该系统可以对换热站进行实时自动监控，操作人员在主站可以看到各换热站的各项数据，并对换热站进行控制，实现换热站无人值守。主站采用PC计算机，连接互联网或无线专网，主站向从站发送数据，并接收从站发来的数据。主站接收从站传来的各自信号，处理后显示输出，如果有异常

12、情况发生，可进行声音报警，提醒操作人员采取措施，防止事故发生。系统有在线组态功能，根据整个热力系统的状况，自动对各从机在线组态，控制整个系统自动运行。主机可自动生成各种报表，并设有值班检查功能及定时打印、随机打印功能，实现对整个热力系统自动化管理。监测站每个监测点需要安装一个监测箱，监测箱要求合乎IPC55防护等级要求。在监测箱内安装1台或者多台STC-1、STC-2微型RTU，采用24V供电。箱内配一个220V/24VD或者12V的开关电源，给RTU和电台、变送器供电。温度变送器选用PT100的温度变送器，输入为3线制，输出为2线制。压力变送器选用2线制的设备，由24V供电。流量计可以选用电

13、磁流量计或者涡轮流量计，输出可以是420mA或者是频率信号。频率信号可以接STC-1的开关量输入，可以计算单位时间流量，还可以计算总流量。STC-1的继电器输出可以控制阀门，应用非常方便。对于热力泵，供水泵，STC-2可以监控其工作电压电流，出口温度，出口压力，流量计频率信号可以接STC-2的开关量输入，可以计算单位时间流量，还可以计算总流量。STC-2需要安装三个电流互感器。监控中心网络接入方式专线接入图四：数据中心专线接入示意图无线网络提供商提供VPN业务，可为用户组建基于GPRS/CDMA的虚拟专有数据网络，通过分配一个固定IP地址网段( 以GPRS网络为例)，如IP地址段为172.17

14、.1.0172.17.1.255，子网掩码为255.255.255. 0，表示为用户提供256个GPRS固定IP地址，这些地址只能在该用户的VPN内部之间通信，不能与其他用户的VPN节点通信，也不能与通过Internet接入的用户节点通信。无线网络运营商可为每一台DTU的SIM卡分配固定IP地址，数据中心根据每台DTU的ID号或IP地址进行通讯。也可不必为每一台DTU分配固定IP地址，DTU连接无线网络后，在指定网段内动态获得IP地址，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯。用户的数据监控中心经数据专线（或光纤）直接连接至移动运营商GGSN/PDSN服务器。这种接入方法的特点

15、：数据安全性好，在用户VPN网络内部通信，与外界任何环节无关。数据中心数据传输带宽能够保证，使用数据专线方式，带宽可达2M。网络延时小、稳定性高，直接在网络内部通信，减少了转接的环节，也降低了数据传输延时，能够最可靠地保证数据传输的稳定性，降低丢包概率。接入成本和费用较高，接入的专线或光缆费用较高，另外用户需要支付专线的月使用费。ADSL拨号连接（动态公网IP地址）图五：数据中心ADSL拨号接入示意图无线网络运营商网络与Internet互联网是无缝连接的，数据监控中心可通过ADSL拨号方式登录Internet互联网，获得公网IP地址，与现场采集点DTU实现数据通信。一般ADSL拨号方式获得的公

16、网IP地址是动态的，可在数据中心申请固定域名，在DTU中设置数据中心的域名，通过域名解析方法，实现数据传输。另外，移动公司也不必为每一台DTU分配固定IP地址，DTU连接无线网络后，所分配的IP地址是动态的，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯，不必担心由于DTU掉线后上线再次分配的动态IP不同而不能与数据中心取得联系。这种接入方法的特点：通过Internet互联网进行数据转接，数据安全性差、稳定性差。数据中心数据传输带宽能够保证，一般ADSL宽带上网的带宽都在几百Kbit/s左右。接入成本和费用较低，非常方便。通过固定公网IP连接与上述ADSL拨号获得公网动态IP地址方式

17、类似，很多公司都有一台连接Internet的服务器，并有固定公网IP地址，但是考虑到服务器的稳定运行问题，通常不允许在服务器上安装其他应用软件。通过NAT端口映射方式，数据中心系统可以作为内网中的一台服务器实现与现场采集点DTU实现数据通信。同样移动公司也不必为每一台DTU分配固定IP地址，DTU连接无线网络后，所分配的IP地址是动态的，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯，不必担心由于DTU掉线后上线再次分配的动态IP不同而不能与数据中心取得联系。图六：数据中心固定公网IP地址接入示意图这种接入方法的特点：数据监控中心能够提供固定公网IP地址，不必借助DNS域名解析服务器

18、。通过Internet互联网进行数据转接，数据安全性差、稳定性差。数据中心数据传输带宽能够保证。接入成本和费用较低，非常方便。数据传输模式永远在线模式描述：保持DTU与数据中心永久连接。工作过程：DTU开机时自动连接GPRS/CDMA网络，根据数据中心的IP地址自动连接数据中心，并保持和维护链路的连接，DTU监测链路情况运行，当网络发生异常，DTU会在故障恢复后自动重新建立链路。定时传输模式描述：由DTU定时向中心发送数据。工作过程：根据事先设置的发送数据间隔向数据业务中心(DSC)发送数据和接收数据，数据收发完毕，自动断线。中心呼叫模式（轮巡方式）描述：由数据中心发起数据传输请求，DTU应答

19、并发送/接收数据。工作过程：当中心需要收集或发送DTU端的数据时，数据中心发出呼叫指令，DTU立即连接GPRS/CDMA网络并登录数据业务中心，按数据中心的指令传输数据。数据触发模式描述：当有用户数据传输时，由DTU发起连接。比如可以设置为在发生告警或其他意外情况下，立即向数据中心发送数据。工作过程：当有用户数据传输时， DTU连接无线网络并登录数据中心，传输数据。GPRS DTU数据传输模块DTU设备是基于无线网络的数据接口设备，符合IS-95A、IS-95B GPRS空中接口标准，通过RS232或RS485串行口直接与行业应用设备连接。即插即用，连接简单，可在数据中心和现场进行设置。基本特

20、点支持800/1900MHz双频 使用方便、灵活、可靠 符合FCC/SAR和CDG 1/2&3标准 数据终端永远在线或工作模式选择实时时钟外置机型直流电压输入范围宽(+7.526VDC)，满足复杂的应用环境体积小、功耗低，适合嵌入式使用增强功能支持PPP协议、TCP/IP协议、UDP/IP协议透明数据传输与协议转换支持虚拟数据专用网SIM卡特殊功能配置短消息数据备用通道(选项)通过Xmodem协议进行软件升级支持空中软件升级和远程维护(选项)自动检测网络连接状况断线自动连接、设备自诊断、自恢复抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求防潮设计，适合室外应用传输效率用户数据传输效率(用户数据占网络层

21、总数据的比例)：GPRS DTU支持不同的用户数据包长度，11024字节长度可选，数据包长度不同其传输效率不同。下面按照DTU 所支持的最大用户数据包长的情况下，即1024 字节包长计算。DTU 主动发起到数据中心的单向数据传输：最大传输效率(w) = 97.3%双向主动互传：最大传输效率(w) = 95.9%传输时延(从发送到接收数据之间的时间)：不同的用户数据包长度，传输的时延不同。根据目前移动GPRS网络状况，其网络正常时,测试情况如下用户数据包长为200字节以下：从DTU发出的数据平均0.75秒到达数据中心。用户数据包长200500字节：从DTU发出的数据平均1秒之内到达数据中心。用户

22、数据包长大于500字节：从DTU发出的数据平均2秒之内到达数据中心。稳定性有效率：发送成功数据占总发送数据比例根据大量用户使用结果来看，在网络正常的情况下，一般数据包的发送和接收均无漏码错码。稳定性综合参数：有效率x传输效率网络有效带宽和用户数据包长(MTU)之间存在着极其重要的关系，一般MTU 增大到200 字节以上不会明显增加带宽，但会增大平均延迟，测试结果表明MTU 的最优大小是200 字节左右。断线自动连接自动检测网络连接状况设备自诊断、自恢复主要技术指标用户接口支持RS-232 支持音频接口，方便维护操作供电电压+7.526VDC功耗通信中平均450mA空闲时25mA结构内部连接可靠

23、性：GPRS模块与PCB、SIM 卡之间均为固定连接产品尺寸：83.5x47x17.5mm安装方便：外壳螺丝固定防震：接插件少，具良好抗震性能配置菜单式配置(超级终端，无需专用软件)维护软件配置平均无故障时间40000小时。环境参数工作环境温度-30+70C储存温度-40+85C相对湿度：95%(无凝结)H7000 CDMA1X无线数传系统的应用：监控中心系统软件监控中心监测软件采用通用编程工具开发，具有灵活性好、针对性强的特点，可以对采集来的现场数据和实时数据进行分析、处理、保存、入库，制作输出报表、绘出各种曲线，从而实现整个系统的远程抄表、实时监测及自动化管理功能。界面友好、操作简单方便，

24、真正实现了高效率和办公自动化。可同时兼容多个二次仪表厂家的通信协议，也可根据用户的要求增加用户自己的通信协议。系统的网络数据库使网络化管理变得简单易行。对于传输过程中通讯协议可以调用宏电的动态库。监控中心MC的TCP/UDP通讯功能功能采用单服务端口、支持多连接，无协议数据通讯，有协议通讯。配置服务端口TCP服务端口的设置保存再C:WINNTVCOMDTU.ini文件中的TCPPORT字段。（如果没有该字段，则手工输入一个，注意大小写）在程序界面中配置的过程：点击设置-参数设置，DSC服务设置页面中修改TCP服务端口可以更改该值。启动、停止在程序中手工启动：控制-启动服务；控制-停止服务启动、

25、停止后在界面的系统日志中可以看到相关的信息。建立TCP连接建立DTU和客户应用程序(APP)的对应关系。无协议通讯方式，一个APP的IP地址对应一个不同的DTU号码。有协议通讯方式，一个APP的IP地址对应多个不同的DTU号码，每个DTU下面必须跟1个或1个以上的设备。在程序中，点击控制-建立连接，可以进入设置连接的界面。APP连接DSC的TCP服务服务IP地址是本机IP和设置的服务端口。要注意绑定APP的IP地址，只有与连接关系中IP相同的才会被接受。多次用同一个IP地址连接也不被接受。转发无协议数据DTU-APP：DTU发送出来的数据转发到其对应的APP上。APP-DTU：APP发送出来的数据转发到其对应的DTU上，如果长度超过512，将进行分包转发。转发协议数据DTU-APP：DTU发送出来的数据转发到其对应的APP上。APP-DTU：APP发送出来的数据转发到其对