GPRS方式的热网数据采集系统.doc

GPRS方式的热网数据采集系统摘要：本文阐述了一个由各种传感器、plc、gprs dtu和 pc机构成的采集系统的硬件构成和软件实现。采用gprs和plc相结合的方法，利用远程监控技术实现对热网的监测、控制和管理。关键词：gprs 数据采集中图分类号：tp274 文献标识码：a文章编号：1007-9416(2012)02-0176-021、概述随着科学技术的飞快发展，计算机监测控制技术也被应用于国民经济的许多领域，城市集中供热是一种既环保又节约能源的供热方式，现在我们国家许多城市采用集中供热。远程监控技术在世界范围内应用已久，国外发达国家在远程监控技术方面已经相当成熟，应用也相当广泛，而我国尚处于远程监控技术的发展阶段，在学习国外先进技术的基础上，也不断的在进行远程监控技术的探索应用工作。近几年来城市集中供热呈现越来越普遍的趋势，而远程监控技术在热网的监测、控制和管理中相比与其他控制方式有突出的优势。因而国内的供热企业正在逐步的开始运用远程监控技术对热网进行监测、控制和管理。由于我们国家大多数城市的热网监控系统采用无线电台或电话线拨号上网。而采用电话线拨号上网，虽然安装维护费用低，但是网络运行期间电话费较高，而且速度不稳定，不能满足系统正常运行需要。采用无线电台方式，则需要向无线电管委会申请频点，通讯波特率等方面也受到制约，易受恶劣天气的影响，人工巡护，维护费用高，特别是由于系统体积大并且发射功率大，从而干扰了仪表系统的正常运行。因为以上两种通信方式存在的不足，本文提出了一种利用用gprs和plc相结合的方法来解决以上问题的方法，将各个分用户的用汽参数利用gprs网络传回监控中心，并将数据以表格和曲线的形式显示然后进一步处理、统计形成日报、月报并存储。同时将监控计算机接入热电厂内部局域网，局域网内的其它部门按管理者设定的权限可以浏览相应的数据或曲线，从而实现对热网进行全面的监测、控制和管理。2、gprs技术及其特点gprs是通用分组无线业务（general packet radio service）的英文缩写，它是在现有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的主要特点是：gprs向用户提供从9kbps到多于171.2kbps的接入速率。更为有效地利用无线资源可动态地向单个用户分配位于同一载频上的1到8个时隙。无线接口资源可依据case流量和运营者的选择在语音和数据case之间分享。gprs支持上行和下行的非对称传输更为有效地实现和ip互联网的互通。gprs从协议构造上提供了和ip互联网的互通功能。gprs实际应用带宽大约是1070kb/s，理论带宽可达到171.2kb/s，在此信道上为用户提供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或x.25服务。gprs的设计使得它既能支持间歇的爆发式数据传输，又能支持偶尔的量大数据的传输。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，gprs可以实现基于数据流量、case类型及服务质量等级(qos)的计费功能，计费方法更加合理，用户消耗更加方便。这些优点使gprs 移动数据传输系统的应用范围很广，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、集中供热、自来水、煤气管道自动化、商业pos机、internet 接入、个人信息、股票信息、金融、交通等。3、系统的组成及原理gprs无线数传监控系统是一个点到多点的远程双向数据通信和控制系统。系统主要是由数据采集终端和监控中心两部分组成，数据监控中心由计算机网络，数据库和gprs通信接口等所组成，主要进行信息和数据的收发以及整理工作，具体为：一方面，从监控点接收上传的信息和数据，后将它们放人相应的数据库里分发给对应的监控计算机，从而实现对监控点的监控和管理；另一方面，控制中心对监控计算机发出的对监控点的控制信息及时做出响应，并且将这些控制信息传输至监控点，以实现对监控设备的有效控制。对多路模拟信号进行实时检测并进行数据处理，将结果保存到指定的缓冲区内等待进一步址理。为了提高系统的扩展性和通用性，设计对l6路信号进行检测其中8路信号转换精度为1o位，另外8路信号转换精度为16位。本数据采集系统如图1所示由各种传感器、plc、gprs、外部数据网和pc机五部分组成。各种传感器传回的流量、温度、压力信号经过plc的处理，通过gprs dtu将处理数据传输到gprs网络上，再经过internet通过adsl网络传输,控制室的pc机就可接受现场的流量、温度、压力等全部数据。对现场的流量、温度、压力等大部分数据由计算机控制定时采集，故gprs模块不需实时发送数据，而是隔一段时间发送一次，这样就节省了资源。同时，在现场部分检测到数据变化幅度异常时，可立即发送数据，并报警。plc配备有较强的指令系统，并增加了特殊功能指令，并且为了满足现场控制要求，还装配了特殊功能模块和强大的通信模板。ad模块为16路模拟量输入，16路开关量输入。现场使用传感器测量的信号有温度、压力、流量和液位等，信号的传输类型即有开关量信号，也有传统的420ma信号。420ma信号接到ad模块上，开关量信号接到开关量输入模块上。信号连接完成后，经过转换再传输到plc中，通过处理后，准备发往gprs dtu等待发送。gprs dtu在收到plc发来的数据会立即转发到数据中心。gprs dtu为用户提供高速的无线ddn通信系统以及透明数据传输的虚拟专用数据通信网络，与数据处理中心一起提供透明数据传输通道，从而构成了用户专用数据网络。在分散的数据采集应用领域，gprs dtu不管是从系统稳定性、技术先进性、可靠性方面，还是从系统建设周期、建设费用和运行费用方面来说，都具有绝对的优势。gprs dtu模块就适合于像城市热网这样的数据采集点多且分布范围较广，实时性要求较高的场合。这种新的数据通讯技术新产品应用于工业监控后，必然取代以前在工业控制领域较优秀的工控产品，给传统的数据采集带来了革命。gprs 引擎模块提供的命令接口符合gsm0705和gsm0707规范。gsm0707中定义的at command接口提供了一种移动台(ms)与数据终端设备(dte)之间的通用接口，gsm0705对短消息作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送指示消息，数据终端设备可以向短消息模块传送各种命令。gprs模块的硬件部分由gprs无线模块和sim卡座组成。gprs无线模块有德国西门子公司生产的 mc35模块。是标准工业级产品，满足工业标准，可用于恶劣工业现场环境；使用方便、灵活、可靠，多重技术保障产品高度稳定；支持双频gsm/gprs 900m 1800m；内嵌tcp/ip协议，支持tcp协议；完全透明数据传输模式；永远在线；可实现点对点，点对多点等灵活的组网方式。mc35模块主要由射频天线、内部flash、sram、gsm基带处理器、匹配电源和一个40脚的zif插座组成。gsm基带处理器是核心部件，它的作用相当于一个协议处理器，处理外部系统通过串口发送的at指令。数据通信电路主要完成与pc机通信、短消息收发、软件流控制等功能。串行接口是控制单元和mc35i模块进行连接的通道，也是利用at指令控制mc35i及进行通信数据传输的关键。从系统的总体方案分析，按终端和监控中心具有不同的控制单元，需要考虑两种用户通信环境及相应的硬件电路设计与选择。4、结语gprs通信技术是伴随移动通信发展起来的新的数据通信技术，随着gprs网络不断的发展,它的应用范围也会愈来愈广泛。 基于gprs的远程测控终端从工业生产现场的角度综合考虑了可靠性设计和使用成本等问题。终端具备良好的通用性、高灵敏度及高性价比，在数据采集和远程传输等领域有较强的可移植性。该系统实现了对集中供热换热站运行参数的采集，对采集的数据进行远程传输，再绘制分析曲线，让热网管理的控制人员能清晰、及时的看到各个换热站的运行情况，从而及时处理出现的问题。该方案实现了对换热站运行参数的集中监视、控制，与老系统相比，可以大量的减少维护人员，部分换热站还实现了无人值守，提高了企业的经济效益。