王義春（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司七臺河供電公司，黑龍江七臺河154600）

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數(shù)據(jù)通信在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的研究及應(yīng)用

王義春
（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司七臺河供電公司，黑龍江七臺河154600）

摘要：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，它對提升工業(yè)控制的智能化和信息化有著十分重要的意義。以城市供熱企業(yè)的換熱站為研究載體，為實現(xiàn)其遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，結(jié)合當(dāng)前的數(shù)據(jù)通信方式進(jìn)行分析和研究，為實現(xiàn)具有自動控制功能的換熱站系統(tǒng)設(shè)計提供遠(yuǎn)程通信方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；研究；應(yīng)用

一般的熱力企業(yè)的換熱站存在布局分散、無人值守、監(jiān)控布線復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)自動管理水平不高等問題，上述因素直接造成監(jiān)管困難、經(jīng)營成本過高、人力物力浪費、工作效率低下。我市熱力企業(yè)為提升網(wǎng)絡(luò)管理水平、降低運營成本，對下屬的無人值守?fù)Q熱站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)改造。按照傳輸介質(zhì)的種類進(jìn)行劃分，數(shù)據(jù)通信可分為有線通信和無線通信兩種方式。結(jié)合熱力企業(yè)下屬的換熱站布局分散、實時控制和降低成本等因素的需求，在工程實施中，將無線通信作為主要通信方式。微波通信具有頻帶寬、容量大、靈活性強(qiáng)、費用合理等特點，也是目前無線通信中的主要通信方式。

1　基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 GPRS技術(shù)

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱。它是在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種分組交換技術(shù)，采用端對端的分組傳輸和交換方式為移動用戶提供豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它具有“始終在線，始終連接”的特點，其數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)171.2kbps，并能根據(jù)移動用戶需求動態(tài)分配資源，與傳統(tǒng)的電路交換相比，在費用方面更具優(yōu)勢。

1.2模塊劃分及功能設(shè)計

我市熱力企業(yè)在2008年對其直管換熱站進(jìn)行第一次改造，完成了從人工現(xiàn)場控制管理到智能控制管理換熱站的硬件升級，并建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)按照“夠用能用能擴(kuò)展”的原則進(jìn)行設(shè)計，主要包括以下模塊：就地控制采集系統(tǒng)、中心控制監(jiān)控系統(tǒng)、GPRS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制執(zhí)行模塊和應(yīng)急處理系統(tǒng)。就地控制采集系統(tǒng)主要是由換熱站中的各路傳感器對現(xiàn)場的溫度、熱量、壓力、液位、流量等信息進(jìn)行采集、編碼，并對進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換做出分析、判斷和處理。中心控制監(jiān)控系統(tǒng)，是整個供熱系統(tǒng)運行調(diào)度和管理的中心，能夠完成數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)測控制。GPRS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是依托現(xiàn)有的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，實現(xiàn)換熱站與控制中心的通信連接，能夠完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)控制及數(shù)據(jù)信息的傳遞與交換。遠(yuǎn)程控制執(zhí)行模塊主要是完成中心控制室對就地?fù)Q熱站的遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行現(xiàn)場的流量、液位等控制設(shè)備的啟停操作。應(yīng)急處理系統(tǒng)主要是利用操作控制平臺進(jìn)行調(diào)節(jié)、調(diào)度等處理，比如在熱量不足或過剩等報警情況下進(jìn)行應(yīng)急處理。

1.3軟件系統(tǒng)設(shè)計

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)由驅(qū)動程序和應(yīng)用軟件組成。其中應(yīng)用軟件具有收集、處理、存儲、管理和實時監(jiān)控等功能，能夠完成換熱站的現(xiàn)場處理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、參數(shù)收集分析與處理等操作?？紤]到應(yīng)適應(yīng)未來各種業(yè)務(wù)的發(fā)展需要，在進(jìn)行GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，具有良好的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，為能夠承載更多業(yè)務(wù)搭建平臺，還應(yīng)包含系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新等更多功能，為此，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)主要包括驅(qū)動程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)采集模塊、開關(guān)量輸出管理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、通信模塊、系統(tǒng)遠(yuǎn)程更新模塊等模塊。

1.4應(yīng)用總結(jié)

GPRS作為一種移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分組的發(fā)送和接收，可為換熱站的遠(yuǎn)程控制提供靈活可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。從實際應(yīng)用角度，GPRSDTU在建設(shè)費用、建設(shè)周期、運行成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性、實時性等方面都具有極大優(yōu)勢，同時，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)本身包括GPRS骨干網(wǎng)、公眾移動數(shù)據(jù)IP網(wǎng)等多種組成部分，各種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和安全要求各不相同，因此存在安全問題。在安全方面要綜合考慮，比如，接入方式的安全因素、計算機(jī)系統(tǒng)的安全因素、操作規(guī)程上的安全因素等。

2　基于VOIP技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 VOIP技術(shù)

VOIP（Voice Over IP）是IP網(wǎng)絡(luò)電話簡稱，是將語音集成在IP協(xié)議中，通過對語音信號進(jìn)行數(shù)字化編碼、壓縮處理，轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包，使其在IP網(wǎng)絡(luò)完成

傳輸，從而實現(xiàn)利用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音通信。VOIP技術(shù)可以將傳統(tǒng)企業(yè)PSTN語音業(yè)務(wù)與企業(yè)LAN數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行合并，利用一個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)語音與數(shù)據(jù)的融合傳遞。該技術(shù)可以在原有企業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上升級改造，對增強(qiáng)企業(yè)LAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、豐富語音呼叫業(yè)務(wù)、提升網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)和降低企業(yè)運營成本都有極其重要意義。

2.2模塊劃分及功能設(shè)計

基于以上服務(wù)，將該系統(tǒng)按照功能劃分為以下模塊，即語音包處理模塊、市話網(wǎng)關(guān)處理模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和控制管理模塊。語音包處理模塊主要是通過數(shù)字信號處理芯片進(jìn)行語音的編碼及解碼、噪聲檢測、回音處理和語音打包與拆包處理，從而達(dá)到保障語音通信的目的。市話網(wǎng)關(guān)處理模塊主要是指將原有傳統(tǒng)電話設(shè)備上的業(yè)務(wù)及增值業(yè)務(wù)（如來電顯示、企業(yè)彩鈴、呼叫等待等）作為電話信令，實現(xiàn)其在通信設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理器之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊主要是對電話信令的相關(guān)信息進(jìn)行處理和將信令信息轉(zhuǎn)換成特殊網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的信令協(xié)議，實現(xiàn)信令在交換網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要有SIP協(xié)議、MGCP和H.323協(xié)議。控制管理模塊主要是實現(xiàn)VOIP的配置及維護(hù)，為語音管理提供接口服務(wù)。

2.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有中心管理模塊、客戶端模塊和存儲模塊三部分。中心管理模塊是整個網(wǎng)絡(luò)的核心和控制中心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，包括用戶注冊管理、語音數(shù)據(jù)管理、協(xié)議轉(zhuǎn)換、接入認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)融接、呼叫請求處理。

2.4應(yīng)用總結(jié)

VOIP技術(shù)在換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，是將語音通信技術(shù)與數(shù)字通信技術(shù)進(jìn)行融合的典型應(yīng)用。它解決了利用IP通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音通信，拓展了服務(wù)功能，在實際應(yīng)用中有很多優(yōu)勢。比如，在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上提供語音增值業(yè)務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。

參考文獻(xiàn)：

［1］黨力.無線數(shù)據(jù)通信在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用［J］.石油化工自動化，2014，（03）：119- 120.

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中圖分類號：TP277

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674- 8646（2016）02- 0076- 02

收稿日期：2015- 12- 08