GPRS DTU在燃气管网远程监控系统

　　摘要

　　燃气管网远程监控系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，用于现场监测和自动化管理。远程监测主要利用RTU为终端，目前有多种形式，可以利用PSTN，铺设专用线路无线电台等。本文利用GPRS 来实现远距离的自动监控系统，可以实时采集现场数据，对现场进行本地或远程的自动控制，对供气过程进行全面、实时监视口，并为生产、调度和管理提供必要的参考数据，较好地满足了城市燃气管网监控的需要。

　　系统构成

　　本系统既可通过监控中心计算机对燃气管嘲调压站远程控制。也可通过移动终端设备对现场仪表进行数据读取，使生产管理人员掌握管嘲压力变化、流景情况，及时进行处置。系统构成如图1所示。由压力变送器、GPRS DTU、Internet网络和管理中心计算机组成。

　　位于不同的调压站现场，对管网压力、流量实时监测。其中压力传感器为一个桥式应变片，在压力作用下，弹性体发生形变，导致应变片形阻变化，得到一个与形变线性的输出，通过放大器放大和变送器电路得到4～20mA信号输出。

　　其硬件原理如图所示，压力信号通过RS232接口直接连接无线数传终端 GPRS DTU模块实现无线透明传输。这样现场压力信号通过INTENET网络实时传送到监控中心数据库。

　　燃气管网的数据采集点数量众多，要求能满足突赞|生数据传输的需要。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个所有数据采嵬点的数据，因此可以满足燃气管网远程监控系统对数踞采集和传输突发性数据的需要。

　　系统软件设计

　　系统软件主要有：数据采集模块与数据分析模块组成。数据采集模块进行数据的采集，将获取的压力、流量信号经RS一232接口发送给GPRS无线数传模块，通过INTNET传送到监控中心计算机。

　　GPRS通讯模块DTU数据传送

　　GPRS采用分组交换技术，可以同时占用多个无线信道，同一个无线信道又可以由多个用户共享，从而实现了高速率数据传输。由于GPRS支持基于标准数据通信扮议的应用，具有全双工运作，间隙收发，永远在线，只在收发数据才占用系统资源等特点，使得GPRS通讯模块开机能自动附着到GPRS网络上，并与监控中心建立通信链路，随时收发现场采集到的压力、流量等数据。调压站数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内，GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/S，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，能满足燃气管网监控系统数据传输速率(≥10Kbps)的需求。

　　使用GPRS附络进行无线数据传输的终端设备DTU支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议和SOCKET标准，具备透明数据传输和用户自由控翩传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心问等各种不同的通讯模式㈨。使用Rs232接口，可以进行无线数据收发，随时随地接入Internet。

　　在透明传输模式下，DTU不解析从串口收到的任何数据，直接将数据作为TCP或UDP的数据进行抒包发送，而对其体数据的解析分别由后端数据采集终端设备和前端数据中心的相关服务器进行处理。

　　DTU作为服务器模式使用时，DTU将一直处于监听等待状态，监听由远程客户端发起的连接。远程客户端要建立通讯必须知道服务器设备的IP地址和监听端口号。DTU作为客户端模式使用时，DTU设备先要与服务端建立连接。通过串口与DTU相连的设备首先向串口发送数据，DTU(处于透传模式)接收并缓存这些数据，如果DTU没有与远程服务器建立连接，则DTU首先要建立这个连接。连接被建立，数据就可眦在客户端与服务端之间双向传输。接入网络后，DTU根据参数的设置会与设置好的数据中心建立连接，从而实现数据的传输。

　　监控中心

　　整个监控系统由中心上位机系统和下位机系统两部分组成。上位机系统包括数据采集与处理服务器。工作站和数据库。其中，数据采集与处理服务器主要负责与通讯前置机之间进行数据交换，与移动公司联网获得数据，中心计算机运行监测系统的后台监测分析软件，负责数据的采集分析与报表等功能;数据库服务器用来存储和管理整个系统的过程数据庠工作站的任务是提供—个良好的人机界面供词度员进行监视和控制，下位机系统由DTU单元组成。

　　监控中心拥有固定的IP地址，要和每一个燃气调压站数据采集点保持实时的数据连接，GPRS模块登陆GSM网络后，自动连接到监控中心，向监控中心报告其IP地址，并保持和维护链路的连接，GPRS模块监测链路的连接情况，一旦发生异常，GPRS模块自动重新建立链路，监控中心和GPRS模块DTU之间就可以通过IP地址用TCP/IP协议进行双向通信，实现可靠的数据传输。

　　配置软件　　

　　实时显示

　　1、左侧设备列表显示出当前在线和离线设备的信息，当设备联网后，将从“离线设备列表”进入“在线设备列表”，设备长时间不在线将从“在线设备列表”进入“离线设备列表”;

　　2、左上角显示燃气浓度、供电方式、通风设备是否打开等信息;

　　3、右上角实时显示燃气浓度等曲线;

　　4、下侧显示设备编号、用户名称、联系人、电话、传真、手机、地址、SIM卡号等信息;

　　5、中部文字提示当前设备登陆时间，采集回传数据的最后时间;

　　历史记录

　　用户可以根据时间段来搜索历史记录;

　　历史记录将以曲线形式绘制在窗口上面，历史记录可以以列表的形式显示在窗口下面，通过历史记录可以查看设备运转状态和相关趋势;

　　同时查询的历史记录可以导出为excel表格;

　　结束语

　　通过对GPRS的燃气管网远程监控的研究，实现了对数据的采集以及分析功能对燃气管理具有重要意义，当现场出现电压电流超限、气体浓度超限等状况时，现场控制器发送报警短信，按照泄漏浓度可以打开风扇、关闭阀门等，且系统成本低廉，可应用于燃气管网的遥测遥控，使其更加安全、经济。可靠运行，提高供气管理的自动化水平，可以节省大量的人力物力。