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无人值守地震监测点GPRS/CDMA无线数据传输应用方案

时间:2019-04-11 13:25 来源:中泰联创 作者:中泰联创 阅读:

一、概述 随着社会与经济的发展,各种地震监测站点尤其是地震高发地区越来越多,监测点 数据采集 和及时传输是监测网稳定、可靠运行的保证,要求计算机监测网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。在使用的过程中,传统有线、部分监测网

一、概述

  随着社会与经济的发展,各种地震监测站点尤其是地震高发地区越来越多,监测点数据采集和及时传输是监测网稳定、可靠运行的保证,要求计算机监测网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。在使用的过程中,传统有线、部分监测网监测系统的不足之处逐渐凸显出来。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,通过采用成熟的GPRS/CDMA无线数传设备(GPRS/CDMA DTU),依托稳定、可靠的GPRS/CDMA网络,在保证数据传输的及时、准确的前提下,将监测网现场监控系统运行费用也降低到了最低;同时通信链路是由专业的运营商来维护,这就避免了用户在使用监控系统的同时,还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题;节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。

二、系统特点

  GPRS/CDMA无线监控系统具备如下特点:

  1、良好的实时响应与处理能力:与短消息服务比较,由于GPRS/CDMA具有实时在线特性,系统无时延,系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据,无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

  2、远程仪器设备可双向通信:由于采用GPRS/CDMA双向传输系统,监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能。

  3、建设成本低:可充分利用现有GPRS/CDMA网络,设备安装即接通,而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境,还需要配备天线铁架等附属设备。

  4、安装调试简单,建设周期短:利用现有成熟GPRS/CDMA网络,系统投入运行时基本不需要调试,安装简捷。

  5、覆盖范围广:构建无人值守地震监测系统要求数据通信覆盖范围广,扩容无限制,接入地点无限制,能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。 由于监测网监控点数量众多,分布在全市范围内,部分监测网监控点位于偏僻地区,而且地理位置分散。采用超短波通讯方式,覆盖范围只有30多公里;而采用GPRS/CDMA方式,在无线GPRS/CDMA网络的覆盖范围之内,都可以实现监控。

  6、数据传输速率高:GPRS/CDMA网络传送速率理论上可达171。2/372kbit/s,实际应用时数据传输速率在40-80Kbps左右,而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2。4kbit/s或更低。

  7、系统的传输容量大:监控中心站要和每一个监测网监控点实现实时连接。由于监测网监控点数量众多,系统要求能满足突发性数据传输的需要,而GPRS/CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

  8、通信费用低,可按时长和流量进行收费。

  9、系统监控点易于扩展,可连接各种基于485,232 ,或者USB的设备可连接所有的中泰RM,USB ,EM系列的产品。

 

三,系统组织:

 

 

  监测系统由中心站、无线通讯部分和监测站组成,中心站主要负责监控和管理,监测站采用RTU模块实现数据采集、存储、控制,通讯部分采用GPRS/CDMA DTU进行数据通讯。

  1、监测站

  监测站利用中泰USB-7660模块对监测站的温度传感器、压力传感器、电流传感器、数据启停采集及处理,USB-7660作为一个RTU设备通过RS232/RS485串口和GPRS/CDMA DTU连接。采集到的数据USB-7660通过RS232/ RS485串口传送给GPRS/CDMA DTU然后再通过GPRS/CDMA无线网络传送到中心站,同时接受中心站传来的命令对采集压力传感器等进行采集。该系统可以对监测站进行实时自动监控,操作人员在主站可以看到监测站的各项数据,并对监测站采集的数据进行处理和保存分析,实现监测站无人值守。

  每个监测点需要安装一个监测箱,监测箱要求合乎IPC55防护等级要求。在监测箱内安装1台或者多台RTU(USB7660模块)和一台GPRS/CDMA DTU,采用5V供电。箱内配一个220V/24VD或者12V的开关电源,给模块和GPRS/CDMA DTU、传感器器供电。

  ◆GPRS/CDMA DTU采用CG-12或CC-12型号。

  ◆温度变送器选用PT100的温度变送器,输入为3线制,输出为2线制。

  ◆压力传感选用4线制的设备,由24V供电。

  USB-7660-G RTU 设备一分钟采集8个通道的压力值或者预应力传感器的电压值(±5V)并保存在USB-7660-G RTU 的设备内,保存时间三天。

  2、无线数据通讯部分

  无线数据通讯部分主要是借助GPRS/CDMA DTU通过GPRS/CDMA无线网络进行数据采集端和监控中心之间的数据通讯工作。

  DTU是指数据终端设备(Data Terminal unit),可以理解为下位GPRS/CDMA发射终端,在进行通信时,在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。

  GPRS/CDMA DTU全称GPRS/CDMA数据传输单元,在国内目前实际上对GPRS/CDMA DTU具有更加明确的约定:GPRS /CDMA DTU是专门用于将串口数据通过GPRS /CDMA网络进行传送的GPRS/CDMA无线设备。

  GPRS/CDMA DTU功能及特点

  ◆内部集成TCP/IP协议栈

  GPRS/CDMA DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统,从硬件上,它可看作是嵌入式PC与无线GPRS/CDMA MODEM的结合;它具备GPRS/CDMA拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

  ◆提供串口数据双向转换功能

  GPRS/CDMA DTU提供了串行通信接口,包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式,而且GPRS/CDMA DTU在设计上大都将串口数据设计成"透明转换"的方式,也就是说GPRS/CDMA DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送,而不需要改变原有的数据通信内容。因此,GPRS/CDMA DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接,而且不需要对用户设备作改动。

  ◆支持自动心跳,保持永久在线

  GPRS/CDMA通信网络的优点之一就是支持GPRS/CDMA终端设备永久在线,因此典型的GPRS/CDMA DTU在设计上都支持永久在线功能,这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线(当长时间没有数据通信时,移动网关将断开DTU与中心的连接,心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包,以保持连接不被断开)、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

  ◆支持参数配置,永久保存

  GPRS/CDMA DTU作为一种通信设备,其应用场合十分广泛。在不同的应用中,数据中心的IP地址及端口号,串口的波特率等都是不同的。因此,GPRS/CDMA DTU都应支持参数配置,并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内(一般为FLASH或EEPROM等)。一旦上电,就自动按照设置好的参数进行工作。

  ◆支持用户串口参数设置

  不同用户设备的串口参数有所不同,DTU连接用户设备的串口时,要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置,保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。

  ◆符合工业化设计适应恶劣环境能力更强

  ◆ RS232 串口速率高达230400 bps

  ◆ 支持RS232 三线标准或九线标准

  ◆ 内置TCP/IP 协议栈,支持TCP/UDP 网络协议

  ◆ 数据终端永远在线

  ◆ 掉线自动重拨功能

  ◆ 通过超级终端类似于AT 指令方式或专用设置程序来设置通信参数

  ◆ 设备之间透明传输/非通明传输

  ◆ 支持静态IP 或域名方式连接远程主机

  ◆ 供电:+5V,可根据客户需要提供宽电压产品+5V~+40V

  ◆ 耗电:待机状态230~330mA;上网状态450~460mA;传输状态460~470mA

  ◆ 工作温度:-40℃ ~ +70℃

  ◆ 储存温度:-50℃ ~ +85℃

  ◆ 支持RS232/RS485/RS422串口进行通讯

  3、监控中心

  监控中心主站采用PC计算机,连接互联网或无线专网,主站向从站发送数据,并接收从站发来的数据。主站接收从站传来的各自信号,处理后显示输出,如果有异常情况发生,可进行声音报警,提醒操作人员采取措施,防止事故发生。系统有在线组态功能,根据整个监测系统的状况,自动对各从机在线组态,控制整个系统自动运行。主机可自动生成各种报表,并设有值班检查功能及定时打印、随机打印功能,实现对整个系统自动化管理。

  监控中心监测软件采用通用编程工具开发,具有灵活性好、针对性强的特点,可以对采集来的现场数据和实时数据进行分析、处理、保存、入库,制作输出报表、绘出各种曲线,从而实现整个系统的远程抄表、实时监测及自动化管理功能。界面友好、操作简单方便,真正实现了高效率和办公自动化。可同时兼容多个二次仪表厂家的通信协议,也可根据用户的要求增加用户自己的通信协议。系统的网络数据库使网络化管理变得简单易行。对于传输过程中通讯协议可以调用动态库。

  四、安全措施

  数据中心可通过到中国电信CDMA网中数据网(VPDN)接入,采用VPDN方式成本比较低,安全性比较高,可充分保障速度和网络服务质量。网中数据网(VPDN)业务提供方案如下图所示。

 


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