基于GPRS的供热数据采集系统的设计

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　　摘 要:利用通用分组无线业务(GPRS)技术实现供热数据的采集是供热部门选择的通信手段之一。文章描述了基于GPRS技术的供热数据采集系统的组成，工作站与集中器以及采集器之间的数据传输原理，介绍了监控中心工作站应用软件的设计方法，同时，给出了工作站应用软件的主界面设计图。
　　关键词:通用分组无线业务 供热数据 数据采集 软件设计
　　
　　供热数据采集系统是采用通信技术和计算机控制等技术手段，自动对供热站内的管道温度、压力，及流量和阀门等各种供热参数的定时（实时）采集和传输处理的系统。该系统常常需要对集中供热的所有换热站的大量测点的进行实时监测，绝大部分监测数据需要实时发送到监控管理中心的后端服务器进行处理。
　　从数据传输方式上看，目前，供热数据采集系统通常有两种形式：通过有线网络发送信息的供热数据采集系统和通过通用分组无线业务(GPRS)无线方式直接发送信息的供热数据采集系统。通过电话线有线网络传送数据，由于每次拨号都需要等待，速度慢，而且费用也较高。同时，由于各监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此需申请很多电话专线，而且有些换热站分属不同的电信运营商，有线线路难以到达。而GPRS具有速度快、使用费用低等特点，其传输速度可达171.2 kbit／s。与有线通信方式相比，采用GPRS无线通信方式具有组网灵活、扩展容易、运行费用低，维护简单和性价比高等优点。基于以上分析，本文主要讨论基于GPRS的供热数据采集系统的设计。
　　1 GPRS供热数据采集系统的组成
　　基于GPRS的供热数据采集系统是通过设备终端将现场传感器采集到的数据利用GP RS网络和Internet网络传到监控中心的数据服务器。该系统主要由数据采集系统、GPRS数据传输网络、指挥监控管理中心3部分组成。
　　数据采集系统由传感器和采集器（PLC）两部分组成。供热数据有很多种 ：温度、压力、流量和阀门开度等。根据采集的数据类型不同，传感器分为温度传感器、压力传感器、差压传感器和电动阀门等。传感器将供热监测数据转换成电流信号，采集器（PLC）采集电流信号，数据采集后，采集器（PLC）通过RS232或RS485串口与集中器(GPRS DTU)相连。
　　集中器是GPRS数据传输装置，即GPRS DTU通信模块。它是供热数据采集系统的中心管理和控制设备，负责即时读取采集器数据、系统的命令传送、数据通信和网络管理等功能。GPRS DTU基于GPRS网络平台、内嵌TCP／UDP(传输控制协议／用户数据报协议)及功能强大的单片机系统，提供RS232／RS485／RS422等标准串行接口，可以直接与电力线通信系统、远程终端控制系统(RTU)、馈线自动化终端设备(FTU)和配电变压器采集终端(TTU)等采集设备透明连接，实现GPRS远程实时数据传输功能。集中器内含有一个用户识别卡(SIM)模块，SIM卡号是集中器的唯一标识。
　　监控中心由局域网构成，包括前置处理机、数据库服务器、工作站(中心计算机) 及相应的应用管理软件等。工作站既可以实时接收从采集器传来的数据，也可以将命令以及对远端采集器、集中器的设置参数等透传到采集器和集中器，从而实现数据远程读取和采集器、集中器工作参数的远程设置。数据库服务器存储采集数据。
　　2 供热数据传输原理
　　2．1 供热数据传输协议
　　数据传输方式为全双工通信方式。通信链路的建立与解除均由信息帧来控制。每帧由帧起始符、地址域、控制码、数据长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符7个部分组成。每部分由若干字节组成。
　　2．2 工作站和集中器的连接建立过程
　　工作站按照数据传输协议，把带有公网IP地址和工作站端口号的指令，通过Internet和GPRS网络传送给集中器。集中器收到指令后，返回给工作站一个带有SIM卡号的指令。中心站收到指令后，确认本机存储的SIM卡号与接收到的SIM卡号是否一致，如果一致则建立连接成功。此后集中器可以向工作站正常发送数据，工作站也能发送各种命令控制集中器和采集器。如果工作站在一定时间内(时间可以由工作人员设定)不向集中器发送数据，那么集中器就会自动断开与工作站的连接。
　　2．3 采集器向工作站传送数据的过程
　　采集器自动地通过串口，按照用户预先设定的采集间隔时间（或实时）采集从传感器传送来的温度、压力和流量等信号，通过数据转换和数据打包后送到集中器，集中器根据定义的接人点名称(APN)将打包好的数据增加部分冗余码和校验码并转换成适合在无线链路上传送的网络数据包信号。移动公司局端的专用APN收到信号后将其透明传递到监控中心，监控中心的前置处理机通过去掉冗余码和解包将数据存储在数据库服务器上，工作站通过访问服务器就可以得到相应的信息。
　　3 工作站应用软件的设计
　　监控中心应用软件安装在工作站上，工作站接收数据和发送控制命令是通过应用软件来实现的。因此，工作站应用软件的设计主要是指利用计算机高级语言开发工作站上的数据接收和处理软件。对于GPRS无线数据传输方式的软件开发，采用客户机／服务器模式(简称c／s)，前台开发工具为DE-PHI7.0，数据库使用SQLServer 2000。当从网络上收集到某个供热站采集器发来的信息，经过一系列处理后把数据存入SQL数据库。最后，在www服务器上利用ASP(Ae tive Sever Pages，动态服务器网页)开发出Web页面供外部用户访问。
　　该软件的功能包括实时数据、读取历史批量数据、对集中器校时、读取集中器时间、配置采集器采集间隔时间、查询统计分析数据和打印报表等。通过该软件，经GPRS数据传输，工作站可以接收从采集器传过来的实时数据，并由该软件快速显示供热数据的当前状态，同时将数据存储到SQL数据库中。工作站可以通过操作此软件发送相关的命令(如阀门开度等)，直接获取各采集点的实时状况以及历史数据，还可以通过其他的相关功能(如打印、查询、统计等)，得到一些分析数据，这就提高了工作效率。
　　4 结束语
　　供热数据与中国北方人们生活密切相关，如果供热数据采集不及时或不准确可能会给和谐社会带来严重影响。目前我国的供热数据采集方式还比较落后，采用新的技术、新的方式实现供热数据的采集已经迫在眉睫。GPRS无论在费用、可靠性和可实施性等方面都具有很大的优势，因此，利用GPRS技术实现供热数据的采集成为供热部门选择的通信手段之一，具有十分重要的意义。
　　
　　参考文献
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