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东辉智能仪表解决方案

上海锋铨 / 2013-05-14

上海锋铨智能化系统有限公司 提供分享

http://www.shfq.com.cn/brand.php?id=10

东辉智能仪表无线(GPRS)数传解决方案
1. 概述
随着社会的发展,各种工控现场或管网测量点数据越来越多,这些数据的采集和及时传输是工控现场或管网稳定、可靠运行的保证,要求计算机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,采用先进成熟的GPRS 无线模块为远程数传模块,依托稳定、可靠的中国移动GPRS网络,在保证数据传输的及时、准确、稳定的前提下,将系统运行费用也降低到了最低;节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。
GPRS网络简介
中国移动自2002年5月18日始正式商用GPRS网络,和手机信号一样,地区的覆盖率超过90%,GPRS信号达到了无盲区覆盖。
GPRS网络快捷登录,实时在线,按流量计费,高速传输,理论带宽可达171.2Kb/s,实际应用带宽大约在40-100Kb/s,在此信道上提供TCP/IP连接,可以用于INTERNET连接、数据传输等应用;

基于GPRS网络的东辉智能仪表无线数据传输系统
系统简介
该系统是集计算机技术、无线通信技术及数据采集技术于一体的综合系统,通过东辉智能仪表,获取各终端的传感器数据,通过RS-485总线将数据传给GPRS数据传输单元(也称DTU),DTU内置SIM手机卡并开通GPRS功能,手续可到当地移动公司办理(一般包月20元50M流量),DTU必须首先配置好各项参数包括数据处理中心的域名、网址或IP地址以及RS-485接口速率等参数,将DTU接入中国移动GPRS无线网络,中国移动GPRS网络与Internet互联网是无缝连接的;数据处理中心可以通过各种方式(专线,无线,拨号上网,ADSL等)也接入Internet互联网,经济的方法一般是ADSL接入,动态获得公网IP地址,也可为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,与现场采集点 DTU实现数据通信,并通过查询或直接实时接收获得传感器终端数据,经过处理后,以图表形式显示,或做成WWW服务器,可供用户通过网页方式在各地互联网通过WINDOWS浏览器查询访问数据,同时也可将报警等信息通过GPRS无线MODEM以短信形式发给手机,实现对各采集点终端的全面监控。
基于GPRS无线数据传输系统结构

图二:基于GPRS无线数据传输系统结构示意图
对于数据处理中心原有的RS-232串口接入处理系统,可以通过虚拟串口软件,将互联网的TCP/IP数据包数据模拟成一个串口数据,终端采集的数据就可经过GPRS无线DTU通过这个虚拟串口和原有系统进行透明传输无缝衔接。数据处理中心如果没有固定公网IP,可到域名服务商那里申请免费或收费的固定域名,并运行域名客户端软件(比如:花生壳之类),再在接入路由器上做个端口映射,就可解决没有固定公网IP的问题。
基于GPRS无线数据传输系统特点
(1) 透明数据传输:GPRS DTU直接提供RS232或RS485接口,使用简单、方便,为用户的数据设备提供透明传输通道。
(2) 无需后台计算机支持:普通GPRS Modem通常需要附着在PC机上虚拟拨号上网,利用PC机的资源进行数据收发和协议转换,GPRS DTU内置自动网络连接和协议处理模块,无需后台计算机支持。
(3) 支持点对点、点对多点、双向实时数据传输:GPRS DTU可以实现点~点、点~多点、中心~多点的对等数据传输,传输时延一般小于1秒。
(4) 永远在线:GPRS DTU一开机就能自动登录到GPRS 网络上,并与您的数据中心建立通信链路,随时收发用户数据设备的数据。
(5) 按流量计费:GPRS DTU一直在线,按照接收和发送数据包的数量来收取费用,没有数据流量的传递时不收费用。
(6) 高速传输:GPRS 网络的传输速度最快将达到160Kbps,速率的高低可以由中国际法移动进行网络设置,根据中国移动的网络情况,目前可提供40~80Kbps的稳定数据传输。
GPRS计费方式
借助移动智能计费平台,GPRS可实现灵活的计费方式:
1、按信息传输流量 
2、按包月形式计费
用户可根据每月每终端所需采集的数据量,选择合适的计费方式。按照信息产业部相关资费的规定,以上两种计费方式的具体费用对行业用户是相对优惠的。
实例:采用宏电GPRS无线DTU进行数传的解决方案
DTU采用深圳宏电科技公司的无线数传模块H1118S,首先对DTU进行设置,步骤如下: 
(一) 对DTU进行设置
将DTU和PC用RS-232电缆连接起来,进入WIMDOWS的超级终端,并将串口速率设为57600,无校验,8位数据,无流控;一直按住”空格”键,给DTU上电,直到DTU出现欢迎信息,然后按”C”键就可以进入配置菜单。
DTU配置列表:
1 移动服务中心设置(MSC)
2 终端单元设置
3 网络通道设置
4 用户串口设置
5 特殊选项设置
6 DTU配置密码设置 
7 出厂默认设置
R 返回
? 移动服务中心的设置按照出厂默认设置。
? 终端单元设置项里面只要设置DTU身份识别码也就是DTU的标识,长度11位,一般采用DTU的SIM卡号码,其余均按默认设置。
? 网络通道设置:在总列表按3进入本设置,将出现下面的选项:
网络通道设置: 
1 通道1 
2 通道2 
3 通道3 
4 通道4 
5 通道工作模式 
6 TCP保活时间间隔 
7 DNS IP地址 
8 PPP保活时间间隔 
R 返回
DTU支持最多同时开4个网络通道(UDP/TCP),或者开1个短信通道。
通道工作模式、TCP保活时间间隔、DNS IP地址使用于所有的通道,只用设置一次。这里先讲这几项,然后再讲通道单独的配置。
1. 通道工作模式
使用条件:启用TDP协议=0
本版本的DTU支持单通道、主备通道、多通道三种工作方式。
单通道,指的是DTU只打开通道1。
主备通道,指的是DTU将通道1作为主,通道2作为备通道。DTU每次重新拨号后,首先打开主通道,如果主通道异常关闭,将转向备通道,如果备通道异常关闭,又将转向主通道。
多通道,指的是DTU每次拨号都将全部4个通道打开,条件是这些通道必须配置有固定IP或域名。当用户发送数据时,将同时向这几个通道发送。这种方式可以配合(通道->高级->控制级别)来灵活使用。
多通道方式不支持短信通道。
取值范围0~2,默认0

2. TCP保活时间间隔
使用条件:通道->连网方式=1
用来维持TCP链路。当到达这个时间间隔时,DTU会发送一个TCP保活探测包,如果DSC的TCP服务还活着,将返回一个确认,如果在指定时间不返回,DTU会重发5次,然后关闭TCP连接。
单位分钟,取值范围0~120,默认5。0表示不启用TCP保活探测。

3. PPP保活时间间隔
使用条件:使用UDP或TCP通道
用来维持PPP链路。当到达这个时间间隔时,DTU会发送一个PPP保活探测包,如果PPP链路保持正常(另外服务器也要支持),将返回一个确认,如果在指定时间不返回,DTU会重发5次,然后关闭PPP连接。
单位分钟,取值范围0,3~65535,默认0。0表示不启用PPP保活探测。

4. DNS IP地址
使用条件:无
用来指定域名解释服务器地址。

下面讲述通道单独的配置,由于每个通道的配置内容都是一致的,所以以通道1为例进行说明。
按“1”后进入通道1的配置,将出现下面的选项:
通道1设置: 
1 DSC IP地址 
2 DSC 域名 
3 DSC通讯端口 
4 本地通讯端口 
5 连网方式 
6 高级(自定义设置) 
R 返回

1. DSC IP地址
使用条件:无
对于短信通道无效。
DSC的固定IP地址。

2. DSC域名
使用条件:无
对于短信通道无效。
DSC的域名。

3. DSC通讯端口
使用条件:无
对于短信通道无效。
DSC的端口。

4. 本地通讯端口
使用条件:无
对于短信通道无效。
DTU的端口。

5. 连网方式
使用条件:无
与DSC连接的方式,0表示UDP,1表示TCP,2表示短信,3表示AT通道,4表示TCP服务通道。
取值范围0~4,默认0

6. 高级
高级选项有多个,下面是其列表:
通道1高级设置:
1 启用DDP协议 
2 在线报告时间间隔 
3 网络检测时间间隔 
4 最大登录DSC次数
5 最大网络检测次数
6 控制级别
7 重连接时间间隔
8 DSC身份识别码
R 返回
1~7项均按出厂默认配置,主要是第八项:DSC身份识别码
该选项在两种情况下使用,第一是呼叫DSC,第二是短信或电路通道使用。
使用在呼叫DSC时:此时必须特殊选项设置->终端类型=2,DTU将等待这个号码的DSC呼叫触发上线。如果没有配置IP和域名,DTU还将使用该号码呼叫DSC,来获取IP(此时DSC必须使用短信呼叫DTU,该短信必须使用宏电公司的短信呼叫的内容格式)。
使用在短信或电路通道时:DTU将向这个号码发送或接收短信数据,或进行电路拨号。
对于短信通道,这个值必填,并且必须是完整的手机号码(11位长度),否则无法收发短信。
7. 用户串口设置:按照用户RS232或RS485串口设置各项参数,如果是RS485接口,流控按照半双工设置。
? 特殊选项设置
在总列表按5进入本设置,将出现下面的选项:
特殊选项设置列表: 
1 终端类型 
2 呼叫类型 
3 呼叫时间间隔 
4 空闲下线时间间隔 
5 空闲下线模式 R 返回

1. 终端类型
使用条件:启用TDP协议=0
终端类型有三种:一直在线、触发上线、DSC数据回环。
一直在线:DTU一启动就开始拨号,然后和DSC建立连接,如果中间出现异常断开,会很快重新连接。
触发上线:DTU启动后并不上线,而是等待TE的数据、DSC的呼叫才上线。
DSC数据回环:DTU一启动就开始拨号,然后和DSC建立连接,此时DSC向DTU发送的数据将被回送给DSC,而不传给TE。此种方式一般用做测试。
5 一直在线,2 触发上线, 9 DSC数据回环。默认5

2. 呼叫类型
使用条件:启用TDP协议=0,终端类型=2,配置了(通道->DSC身份识别码)
呼叫类型是指:当DTU收到TE的数据,需要上线,但是其通道没有配置固定IP和域名因此将向DSC发起呼叫,要求DSC发送IP过来。
如果呼叫失败后将重试(由呼叫时间间隔决定),或不再重试而丢弃数据。
0 短信, 1 电话。默认0

3. 呼叫时间间隔
使用条件:启用TDP协议=0,终端类型=2,配置了(通道->DSC身份识别码)
本选项设置每次呼叫之间的时间间隔。
单位秒,取值范围0、10~65535,0表示只呼叫一次,默认0

4. 空闲下线时间间隔
使用条件:启用TDP协议=0
本选项设置DTU在无TE数据时的下线时间。
当DTU长时间没有收到TE的数据,已超过了本设置,就会关闭通道,以及拨号,重新等待下次上线。如果在本时间间隔内收到了来自DSC的数据(必须是用户数据),则会将下线时间后延。
单位秒,取值范围0、10~65535,0表示本设置不启用,不下线,默认0

5. 空闲下线模式
使用条件:启用TDP协议=0,空闲下线时间间隔>0
当空闲下线时间到达后,根据本设置来决定是否下线。
0 定时下线,如果是主备通道,主通道则不会下线。
3 空闲下线,如果是主备通道,主通道则不会下线。
4 定时下线,如果是主备通道,主通道也要下线。
7 空闲下线,如果是主备通道,主通道也要下线。
定时下线:指的是到达了空闲下线时间间隔,不管当前的通道是否有数据通讯,都要下线。
空闲下线:指的是只要有数据通讯,下线时间就会被推延,下线时间被重置,直到没有数据通讯时,才会下线。
单位秒,取值范围0、3、4、7,默认7
1 DTU通道工作模式说明
1.1 单通道
1.1.1 单通道使用环境
单通道主要使用在一个DTU对应一个DSC的环境下。
单通道一定是通道1。
1.1.2 单通道主要的参数配置
a. 通道工作模式设置为”单通道”
b. 配置通道1的相关参数。

1.2 主备通道
1.2.1 主备通道使用环境
主备通道主要使用在一个DTU对应两个DSC的环境。
比如,使用一个UDP或TCP的通道作为主要的通讯通道,再配置一个短信通道作为备用通道,当主通道无法连接时,DTU可以转向备用的短信通道,通过短信来传送数据,在DTU检测到主通道可以连接时,关闭短信通道,而重新回到主通道上。
主通道可以是短信通道,备通道也可以是UDP或TCP通道,也可以两者都是同一类型的通道。
主通道一定是通道1,备通道一定是通道2。
1.2.2 主备通道主要的参数配置
a. 通道工作模式设置为”主备模式”
b. 配置主通道,即通道1的相关参数
c. 配置备通道,即通道2的相关参数
d. 配置空闲下线时间。DTU使用本参数来进行通道转换,当运行在备通道时,DTU会在空闲下线时间到达后重新转向主通道,尝试连接,如果尝试成功,则运行在主通道,不成功则再回到备通道。
e. 配置空闲下线模式。DTU根据本参数具定是否要转换通道。
下面是,本参数的值在主备模式中的意义:
0: 表示定时下线,主通道不下线。
当DTU运行在主通道时,DTU会保持一直在线;
当DTU运行在备通道时,到达了空闲下线时间,不管备通道是否有数据通讯,都关闭备通道,并返回尝试连接主通道。
3: 表示空闲下线,主通道不下线。
当DTU运行在主通道时,DTU会保持一直在线;
当DTU运行在备通道时,到达了空闲下线时间,并且备通道没有数据通讯,才关闭备通道,并返回尝试连接主通道。
4: 表示定时下线,主通道下线。
当DTU运行在主通道时,到达了空闲下线时间,不管主通道是否有数据通讯,都要关闭通道,并且断开PPP连接,然后等待”重拨号时间间隔”后才重新建立主通道的连接。
当DTU运行在备通道时,到达了空闲下线时间,不管备通道是否有数据通讯,都关闭备通道,并返回尝试连接主通道。
7: 表示空闲下线,主通道下线。
当DTU运行在主通道时,到达了空闲下线时间,并且主通道没有数据通讯,才关闭通道,并且断开PPP连接,然后等待”重拨号时间间隔”后才重新建立主通道的连接。
当DTU运行在备通道时,到达了空闲下线时间,并且备通道没有数据通讯,才关闭备通道,并返回尝试连接主通道。

1.3 多通道
1.3.1 多通道使用环境
多通道主要使用在一个DTU对应多个DSC的环境。
比如DTU需要将采集的数据同时发向3个DSC的情况。
1.3.2 多通道主要的参数配置
a. 通道工作模式设置为”多通道模式”
b. 配置需要的通道,最多支持4通道,通道类型必须通为UDP/TCP客户端(不能是TCP服务通道,这种类型只用于单通道),或同为短信。
c. 配置各个通道的控制类型

将DTU按照以上说明设置好后 
短信通道说明
1.4 DTU短信通道运行说明
首先要配置一个短信通道,配置的方法下面描述。
当TE发送数据到DTU时,DTU将该数据(不超过140字节,超过的将进行分段)打包成短信,发送给指定的号码(DSC身份识别码),如果打开了调试信息或者设置了TDP协议,发送成功或失败都会向TE发出报告。
当DTU收到短信时,首先比较短信的来源号码是否能够匹配“DSC身份识别码”,不能匹配的将丢弃,匹配的将内容发送给TE。
号码匹配可以只是某几位,比如“DSC身份识别码”为136,则所有包含136的短信都可以接收,但是此时这个通道就不应该设置为可以发送,因为目标号码不完全。
结合通道中的控制级别参数,可以较好的做到短信的单发和群发。
1.5 短信通道配置
a. 配置通道类型为”短信”
b. 配置” DSC身份识别码”为需要发送的手机或modem号码,该识别码也可以只是某几位,比如138/136
1.6 短信数据格式
DTU支持两种格式的短信发送,一种是英文(7BIT编码),一种是自定义格式数据(UCS2编码),长度为140字节。
英文一般用于发送给手机,手机可以识别这种格式的短信。
自定义格式用于透明传输,接收端要对这些短信进行识别。
目前DTU默认的是自定义格式的短信,如果要英文的短信,必须要求定制DTU。


2 TCP服务通道说明
2.1 TCP服务通道运行说明
TCP服务是作为TCP服务端的应用,他可以接受远程TCP客户端的连接请求。为了客户端能找到服务端,要求DTU使用的SIM卡必须是支持固定IP的。
DTU的TCP服务通道只能应用于单通道模式,并且目前TCP服务只支持1个客户端的连接。TCP服务应该用于透明的传输方式(不使用DDP协议)。
TCP服务通道的使用情形可能是下面的:
a. 点对点通讯,两台DTU之间的互传,一台作为服务端,另外一台作为客户端来主动连接。
b. 被动式数据上传,DTU作为服务端,PC或其它的终端作为客户端,主动连接DTU,然后DTU才可以进行数据通讯。这种对于中心询问终端的方式很有用,可以比较省钱。
当TCP通道在监听时,可以使用”空闲下线时间”这个参数来控制重拨号,因为有时拨号可能会无效。

2.2 TCP服务通道配置
a. 配置通道工作模式为”单通道”
b. 配置通道1的连网方式为”TCP服务”
c. 配置通道1的DSC IP为可以接受连接的TCP客户端IP
d. 配置通道1的高级中的DDP协议为关闭
e. 配置空闲下线时间间隔>0,空闲下线模式为7

(二) DTU设置完成后,对DTU重新上电,并和RS-485总线相连;东辉智能仪表的数据通过GPRS无线网络进入Internet互联网,传送到已申请域名的数据处理中心服务器,数据处理中心服务器如果运行WWW服务,则可供用户通过互联网查询访问,如果运行专用服务器软件,就可将采集的数据经处理后在服务器端以图标显示,如果想采用原有服务器端处理程序,并且原有服务器端处理程序是通过RS232串口接受数据,则可通过在服务器上运行一个虚拟串口软件,比如VSMP虚拟串口软件,运行后在Windows屏幕右下角会有一个小图标,通过VSMP的管理工具可以增加一个虚拟串口,例如COM3,将原有服务器端处理程序员的接受串口设置成COM3就可以了。
(三) 如果需要将报警信息通过短信发出去,需要在数据处理中心服务器电脑上再增加一个深圳宏电的USB接口的GPRS无线MODEM,通过在服务器上应用软件编程,就可将需要的报警信息通过短信发出去。

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