王瑾 歐陽(yáng)雪峰 張奇文 乙加牛 史杰

[摘 要] 本文詳細(xì)闡述了應(yīng)用基于中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)線遠(yuǎn)程采集傳輸系統(tǒng)在解決油田遠(yuǎn)距離供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的方案。該系統(tǒng)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)，錄取資料方便，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

[關(guān)鍵詞] GPRS；無(wú)線遠(yuǎn)程；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端；數(shù)據(jù)采集；計(jì)量

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 04. 031

[中圖分類號(hào)] F272.7；TN929.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）04- 0062- 03

0 引 言

新疆油田公司百口泉采油廠百重七供水管網(wǎng)主要承擔(dān)百重七稠油處理站消防、生活、5個(gè)供熱聯(lián)合站供水任務(wù)，每天需要頻繁錄取供水計(jì)量數(shù)據(jù)[1]，但是目前供水站點(diǎn)存在地理位置較為偏遠(yuǎn)，距離廠區(qū)約為7千米，且供水流量計(jì)讀表都安裝在地坑中，造成人員計(jì)量工作效率低，工作環(huán)境差，安全隱患大等眾多不利因素，然而用水計(jì)量數(shù)據(jù)需要準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)，計(jì)量信息工作是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)中重要的基礎(chǔ)工作，每日用水計(jì)量數(shù)據(jù)直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于百重七井區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可靠，穩(wěn)定性好，因此利用中國(guó)移動(dòng)通信GPRS技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)[2]，應(yīng)用GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端將供水管線壓力、流量、供水總量等數(shù)據(jù)上傳，該BTU支持modbus-RTU通信協(xié)議，利用移動(dòng)專號(hào)VPN綁定規(guī)定IP地址，建立了虛擬專用網(wǎng)，成功實(shí)現(xiàn)了供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)[3]。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

GPRS無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由現(xiàn)場(chǎng)一次表、GPRS無(wú)線采集傳輸終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)管理中心4部分組成[4]。如圖1所示。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)采集構(gòu)成

現(xiàn)場(chǎng)采集由位于地坑中的現(xiàn)場(chǎng)儀表智能型電磁流量計(jì)構(gòu)成，該電磁流量計(jì)所依據(jù)的基本理論是法拉第電磁感應(yīng)定律，用于測(cè)量管道中水的體積流量，壓力等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)RS-232通訊串口與值班室內(nèi)的帶GPRS 無(wú)線采集傳輸器9#、10#端子連接通信，串口通訊速率為9 600bit/s，7#端子、8#端子接收來(lái)自電磁流量計(jì)的4～20mA模擬信號(hào)，BTU內(nèi)部微處理器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換為數(shù)字量并自動(dòng)存儲(chǔ)。同時(shí)處理后的數(shù)字信號(hào)由I/O端口傳送給GPRS模塊，通過(guò)GPRS模塊發(fā)射出去[5]。

1.2 數(shù)據(jù)采集傳輸終端

水表數(shù)據(jù)采集傳輸終端內(nèi)部由9部分組成

（1）7.2V鋰電池供電，可上報(bào)8 000次以上。

（2）標(biāo)準(zhǔn)的RS 232數(shù)據(jù)接口。

（3）內(nèi)置工業(yè)時(shí)鐘，可定時(shí)定點(diǎn)上報(bào)數(shù)據(jù)，可以任意設(shè)置時(shí)間匯報(bào)數(shù)據(jù)。

（4）內(nèi)置1M Flash存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，可以滿足每日的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。

（5）提供2路標(biāo)準(zhǔn)4～20mA模擬信號(hào)輸入接口。

（6）提供1路16V電源輸出，可給外部?jī)x表供電。

（7）提供2路開(kāi)關(guān)量輸入接口。

（8）性能可靠的CPU、GPRS通信模塊。

1.3 通信及數(shù)據(jù)傳輸

GPRS無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)主要完成遠(yuǎn)程供水站點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心的通信和數(shù)據(jù)傳輸。其中主要的GPRS通信模塊采用工業(yè)級(jí)超低功耗高性能模塊，支持MODBUS-BTU，TCP/IP通訊協(xié)議。把封裝處理好的數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)端GPRS設(shè)備進(jìn)行打包發(fā)送，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的主GPRS設(shè)備進(jìn)行通信，主GPRS設(shè)備將接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓，通過(guò)RS 232串口將各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸保存到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。

1.4 VPN專線

VPN（Virtual Private Network） 技術(shù)是指采用隧道技術(shù)以及加密、身份認(rèn)證等方法，在公眾網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建專用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，數(shù)據(jù)通過(guò)安全的 “ 加密管道 ” 在公眾網(wǎng)絡(luò)中傳播。

為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，供水?dāng)?shù)據(jù)管理中心先向移動(dòng)申請(qǐng)VPN專網(wǎng)業(yè)務(wù)，移動(dòng)公司為客戶分配專用的VPN，用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡開(kāi)通該專用VPN后，給所有監(jiān)控點(diǎn)及中心分配移動(dòng)內(nèi)部固定IP，這樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都是在VPN網(wǎng)內(nèi)傳輸，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和安全性都得到了保障。

1.5 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

供水公司數(shù)據(jù)管理中心通過(guò)服務(wù)器監(jiān)測(cè)軟件可以對(duì)百重七各個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)能夠根據(jù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障判斷和生成各種管理報(bào)表，提供分析、查詢功能，以便能做好各管線的供水保障。