基於GPRS的熱電遠程監控係統開發應用
GPRS實在GSM體製上發展起來的新型無線分組數據及如業務，具有實時在線，按量計費、快捷登陸、高速傳輸、自如切換、資源共享、豐富帶寬、等優點。本文針對供熱管網人工計量、電台傳輸監控係統存在的問題，通過對比論證，利用中國移動通信GPRS技術數據傳輸網絡平台，開發GPRS數據傳輸終端，設計編製了切實可行的通信協議和本項目特點的硬、軟件，利用SIM卡綁定固定IP地址，建立了東方熱電虛擬專用網，成功地實現了供熱管網遠程數據采集監控係統，並分析了這種體製的可行性、經濟性和優越性。
關鍵詞： 供熱管網 GPRS 虛擬專網
1、目前供熱管網監控現狀
公司原有的供熱管網監控係統大多采用無線超短波電台作為傳輸手段，主要存在著如下問題：
(1) 隨著城市的不斷規劃和建設，原來超短波台站與中心台站之間新建的高樓大廈阻擋了信號的傳輸，使得數據不能正常抄報； (2) 目前，許多高層用戶的熱交換站（動力站）均設在地下負2-3層，超短波電台無法安裝，也不能夠使用； (3) 由於無線電超短波電台的局限性，一般台站的天線應遠離高大建築物，但實際情況不能滿足無線電超短波電台的要求，而且風、雨、雷等對數傳電台有巨大影響，造成站台的巡查、加固各、修複工作量大； (4) 超短波電台，隻支持對用戶的循環數據召調，在各終端無故障的情況下，一個周期需要2個小時，即每個用戶2個小時傳送一次數據信息，實時性遠不能滿足現代企業信息化建設的需要； (5) 無wu線xian電dian頻pin譜pu是shi一yi種zhong資zi源yuan，國guo家jia對dui頻pin譜pu進jin行xing嚴yan格ge的de審shen批pi和he限xian製zhi，隨sui著zhe國guo家jia對dui無wu線xian電dian頻pin譜pu資zi源yuan的de限xian製zhi和he對dui電dian磁ci汙wu染ran的de治zhi理li，無wu線xian超chao短duan波bo通tong信xin已yi不bu是shi企qi業ye數shu據ju采cai集ji傳chuan輸shu的de最zui佳jia方fang案an； (6) 現有傳輸係統不僅需要人工巡查維護、維修費用，由於體積大、發射功率大，對儀表運行造成幹擾，計量信息不準確不及時為一些用戶鑽空子偷汽、漏氣等提供了可乘之機，嚴重影響企業的經濟效益；
不難看出，原有的無線電超短波電台，存在穩定性差、日常維護工作繁雜、安裝條件苛刻、造(zao)價(jia)高(gao)等(deng)問(wen)題(ti)，遠(yuan)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)當(dang)前(qian)工(gong)業(ye)監(jian)控(kong)信(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)的(de)需(xu)要(yao)，已(yi)成(cheng)為(wei)企(qi)業(ye)信(xin)息(xi)化(hua)建(jian)設(she)發(fa)展(zhan)的(de)瓶(ping)頸(jing)，為(wei)了(le)有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)供(gong)熱(re)管(guan)網(wang)電(dian)台(tai)傳(chuan)輸(shu)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti)，我(wo)們(men)選(xuan)擇(ze)了(le)“GPRS”。
2、選擇GPRS的優勢
選擇合適的傳輸係統是技術改造的基礎。 GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是為GSM yonghutigongfenzuxingshideshujuyewuerzaixianyouxitongshangfazhanqilaide，tayunxuyonghuzaiduandaoduanfenzuzhuanyimoshixiafasonghejieshoushuju，buxuyaoliyongdianlujiaohuanmoshidewangluoziyuan，tebieshiyongyugongreguanwangjiankongzhezhongjianduande、突發的和頻繁的少量數據傳輸。
GPRS技術從實驗室研究、地區範圍內試用到正式商用，經過了長時間的完善，技術先進、可靠；GPRS設備數據監控終端傳輸設備一開機就能自動附著到GPRS網絡上，與數據中心實時在線進行實時數據通訊、高速傳輸、可靠性高；GPRS網絡覆蓋全球，不存在信號盲區，按照流量收費，沒有數據流量的傳遞時不收費用，計費合理、科學；企業運行投資小，效益高。
這些特點適合於提高企業計量信息的及時性、可靠性、準確性和實現企業生產管理的信息化。通過對技術先進性、係統兼容性、擴展性、網絡覆蓋範圍、企業的投資規模和效益等幾個方麵對比分析，廣泛查詢技術資料，決定采用中國移動的GPRS網絡作為通訊傳輸媒介。
3、選擇GPRS要解決的主要技術問題
GPRS是一種新的技術，中國移動通訊有限公司作為運營商，提供了滿足行業應用的數據傳輸網絡平台，但由於實施GPRS數據采集、開發研製管網數據監控係統，在國內應用沒有先例，因此需要解決以下主要技術問題：
1)、數據中心接入方式的選擇
采用GPRS網絡，數據中心有如下幾種模式：采用光纖專線的方式、采用ADSL作為數據通訊中心、采用無線GPRS調製解調器的方式。
根(gen)據(ju)改(gai)造(zao)的(de)技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)，接(jie)入(ru)方(fang)式(shi)應(ying)支(zhi)持(chi)所(suo)有(you)采(cai)集(ji)終(zhong)端(duan)群(qun)發(fa)機(ji)製(zhi)和(he)實(shi)時(shi)在(zai)線(xian)的(de)特(te)點(dian)，通(tong)過(guo)對(dui)以(yi)上(shang)幾(ji)種(zhong)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)技(ji)術(shu)經(jing)濟(ji)比(bi)較(jiao)，我(wo)們(men)擬(ni)定(ding)了(le)在(zai)規(gui)模(mo)較(jiao)小(xiao)的(de)試(shi)用(yong)階(jie)段(duan)選(xuan)用(yong)無(wu)線(xian)GPRS調製解調器的方式作為中心的接入方式，經過試運行成熟、所有改造完畢後階段選用專線接入的方式作為中心的接入方式。實踐證明，我們的決策是正確的。
2)、數據中心的IP地址的選擇
網絡通訊必須知道對方的IP地址，我們選用SIM卡綁定固定IP地址模式，在該種模式下，中心獲得一個固定的IP地址，數據采集終端將中心的地址配置後，一上電即可與中心建立雙向數據通道，不用進行域名解析，數據流量小，傳輸快速。這樣GPRS數據遠程監測係統采用GPRS作為通訊手段，利用無線分組交換技術，為用戶提供各種速率的高質量、透明數據傳輸的永久或半永久性專用電路。一個用戶可以使用多個無線信道，同時一個信道也可以讓多個用戶共享。
3)、建立集團的虛擬專網，保證數據的可靠性
係統的可靠性和安全性，是一個管網監控係統的生命。采用GPRS無線數據，中心綁定固定IP地址，為數據中心和采集終端建立了多條虛擬專線；移動公司專門為東方熱電集團開辟私有專網，組成企業獨立的GPRS 無線DDNwangluo，suoyouxianchangshujudoutongguozhetiaowangluotongdaojinxingchuanshu，qitaweijingxukedeyonghuhewangluoshujuwufajinrugaiwangluo，chongfenbaozhengleyonghushujudeanquanxinghekekaoxing。
4)、選擇合適的傳輸模塊
現場儀表存在問題： 第一、現場二次顯示儀表的通訊接口方式不同，有TTL電平接口、RS232接口、RS485接口等多種類型；第二、原有的儀表為多個廠家生產，通訊協議各不相同，在一個網內運行多個通訊協議也是一個技術難題；第三、原有的儀表均支持招測方式的數據傳輸，對GPRS網絡群收群發不能提供支持。
選擇穩定、成熟的GPRS模塊並與現場儀表配合連接，組成一個遠端采集終端是係統的關鍵技術。經過大量的對比試驗，廣泛試用國內多個廠家的GPRS數據傳輸模塊，深圳宏電技術開發有限公司的7112C接jie近jin係xi統tong對dui產chan品pin的de要yao求qiu，按an照zhao現xian場chang設she計ji要yao求qiu，東dong方fang集ji團tuan公gong司si對dui深shen圳zhen宏hong電dian技ji術shu開kai發fa有you限xian公gong司si提ti出chu詳xiang細xi的de設she計ji要yao求qiu，委wei托tuo深shen圳zhen宏hong電dian技ji術shu開kai發fa有you限xian公gong司si研yan製zhi開kai發fa出chu高gao技ji術shu的deGPRS數傳模塊，實現了GPRS在流量測量領域實現遠程實時數據監控的應用，有效解決了GPRS供熱管網監控係統應用的第一道難關。
5)、編製GPRS數據傳輸軟件：
原有儀表隻支持超短波電台的招測模式，而對基於TCP/IP協議的網絡數據傳輸模式不支持，為了保證係統的兼容性和擴展性，經與各儀表生產廠家合作研究，開發應用軟件，有效解決了GPRS供熱管網監控係統應用的第二道難關。主要完成了如下技術創新成果：
第一、硬件接口由原來單一的電平接口，改造為具有適應多種儀表的通訊接口，根據儀表的類型，選用不同電平接口。
第二、與模塊生產廠家合作，共同完成無協議的透明傳輸接口，適應多家儀表的通訊協議。
第三、將現有儀表程序統一升級更新，按照係統的設計要求，編製通訊協議；
第四、精簡通訊過程，適應TCP/IP協議；
第五、將原有的招測模式改變為支持招測模式和主動上報兩種模式，減少了數據流量，提高了係統的可靠性、實時性；
第六、儀表集中的測點，研製了一個通道共享模塊，使得多個儀表可以共享一個GPRS模塊，節省了投資，提高了效益；
4、係統構成
係統由用戶數據監控終端、GPRS用戶專網和數據中心三部分組成。網絡拓撲結構圖如下：
5、 開發軟件使用功能
主控室監控軟件采用通用編程工具進行開發，靈活性好，針對性強，開發了以下功能：
第一、用戶管理界麵采用數字地圖；
第二、報表功能係統可以針對某一用戶、某一站點或者整個係統自動做出日報表、月報表、年度報表等彙總報表。
第三、圖表曲線功能，直觀的反映出各個用戶的用汽情況；
第四、故障處理和報警功能；
第五、強大的數據庫查詢功能；
第六、完整設備數據庫；
第七、獨特的右鍵添加用戶功能；
第八、兼容不同通訊協議；
第九、實時在線功能；
第十、係統安全設置。
這些功能可以對采集來的現場數據和實時數據進行分析、處理、保存、入庫，製作輸出報表，繪出各種曲線，從而實現整個係統的遠程抄表、實時監測及自動化管理功能，真正實現了高效率和辦公自動化，使網絡化管理變得簡單易行。
6、運行效果與經濟效益
基於GPRS的供熱管網監控係統按照上述方案進行改造，投運後，係統的運行穩定可靠，更能及時地、連續地記錄、反fan映ying管guan網wang運yun行xing的de實shi際ji工gong況kuang，抗kang幹gan擾rao性xing強qiang，可ke靠kao性xing高gao，通tong訊xun速su率lv高gao，組zu網wang簡jian單dan，安an裝zhuang方fang便bian，不bu受shou傳chuan輸shu距ju離li限xian製zhi，運yun行xing費fei用yong低di，並bing且qie以yi其qi網wang絡luo的de安an全quan防fang範fan性xing好hao，充chong分fen體ti現xian了le其qi強qiang大da的de優you勢shi。一yi些xie不bu甚shen完wan善shan的de地di方fang，我wo們men正zheng在zai不bu斷duan補bu充chong、更新、完善。項目達到了預期效果。
基於GPRS的供熱管網監控係統與超短波無線傳輸係統相比較，主站減少投資20萬元，每個分站減少投資0.6萬元，減少運行費用0.13萬元，減少檢修費用0.1萬元，目前公司投運200個分站，年節約資金186萬元，隨著投運分站的增加節約資金會增大。基於GPRS的供熱管網監控係統投運後，提高了汽量回收率，合理調度熱力輸配，節約了大量的能源等增加的經濟效益非常顯著。
7、結束語
基於GPRS的供熱管網監測係統完全適用於所有低數據量的傳輸業務，包括城市配電網絡自動化，自來水輸配調度、燃氣輸配調度、金融、交通、水利、環保、公安、商業POS機、INTERNET接入、個人信息、股gu票piao信xin息xi等deng行xing業ye，推tui廣guang應ying用yong後hou，可ke提ti高gao社she會hui服fu務wu質zhi量liang，保bao證zheng社she會hui各ge行xing業ye的de公gong平ping公gong正zheng合he理li費fei用yong結jie算suan，杜du絕jue貿mao易yi糾jiu紛fen，為wei推tui動dong社she會hui公gong共gong服fu務wu行xing業ye文wen明ming與yu進jin步bu做zuo出chu重zhong要yao貢gong獻xian。
