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基于GPRS技术的城市管网监测系统的研究
来源:本站整理  作者:佚名  2010-03-24 15:40:51




1.2 GPRS无线数据传输系统组成部分
    GPRS无线数据传输系统分为三个部分:监控终端设备、GPRS数据传输终端、监控中心主站。
    1)监控终端设备。主要完成数字量与模拟量的采集。监测点DTU采用固定IP地址的SIM卡。GPRS数据传输终端上电后,它会根据预先设定在其内部的IP地址主动访问中心GPRS DTU服务器,和监控中心建立TCP/IP链路。监控中心服务器建立PPP(Point to Point Protocol)拨号,进入GPRS APN内网,获取固定IP地址。当主站要向某个监控终端提出数据请求时,它会根据IP地址和ID号来找到对应的终端,将命令下发到该终端,终端响应后通过GRPS数据传输终端把数据发到网络代理服务器端口,通过端口影射转发到监控中心主站,即完成了一个应答式的通信流程。
    2)GPRS数据传输终端。GPRS数据传输终端实现监控中心主站与监控终端的通信。现场数据通过数据采集模块以RS232接口方式输出,直接与DTU的RS232接口链接,进行数据传输,完成信息的上传与下发。
    3)监控中心主站。主要完成人机交互工作。中心服务器主要负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转,系统最里面层为操作系统及系统软件;第二层为系统支持软件层,主要是数据采集和传输,就是将各种数据从不同的终端根据各种通信协议采集过来,再通过网络分发给需要这些数据的系统;第三层为基础应用层,将采集过来的数据经过各种处理,通过GUI(Graphieal User Interface)界面显示给监控人员;第四层为高级应用层,所产生的数据供管网调度系统进一步管理和决策用。

2 系统的硬件结构
    基于GPRS的管网数据测控系统主要有监控主机、GSM/GPRS网络以及GPRS数据传输单元(GPRS DTU)组成。宏观上看,系统分为硬件平台和软件平台两个部分。
2.1 硬件平台结构
    硬件平台分为监测中心和检测终端两个部分。检测终端采集传感器数据,然后将数据打成IP包,通过GPRS模块的SM卡接入GPRS网络,发送到外部Internet网络,再通过GPRS服务器,将数据发送到监测中心,由监测中心的PC机接收和处理数据。管网硬件数据测控系统硬件组成图如图1所示:


    监测终端设备采用基于单片机的数据采集系统,传感器采集的数据经过处理后通过RS232接入GPRS通信模块,从而实现GPRS网络通信。数据终端将数据经过UDP/IP、PPP协议封装后发送至GPRS网络,通过GPRS数据网络将数据传输到监控中心。
2.2 软件平台结构
    软件平台分为终端软件和监测中心软件两个部分。
    终端软件负责监视终端硬件的运行状态和上传数据。终端软件的主要任务是定时读取采集数据、通过GPRS发送数据、接收和执行来自远端PC的命令。其中的读取采集数据任务对实时性要求并不是很高,把它用分时操作来实现,而其他的两个任务则通过用户进程来实现。
监测中心软件主要负责数据的接收、储存、查询和呈现等功能。监控中心软件系统采用面向对象的理念,模块化的设计方法,根据需求将各种不同的功能封装成相互独立的几大功能模块,如实时数据显示、管网信息查询、报警处理、统计报表等。
    系统充分利用计算机、虚拟仪器、单片机、以及GIS等先进技术,并建立相应的GIS空间数据库管理系统,将运行控制、计费管理、管网维修、用户管理等城市市政管网管理有机整合,从而实现城市管网管理与运行控制一体化。
2.3 监控系统的工作过程
    1)现场测控设备实时采集管网运行数据,对数据进行处理、分析,根据分析结果对现场设备的运行状态进行调节;2)响应GPRS通讯终端的数据发送请求,将采集处理后的数据上传给通讯终端。通讯终端将数据打成IP包,通过GPRS网络,经Internet发送至调度中心;3)调度中心软件将IP包解包,还原数据,并根据管网总体运行情况实现远程监控。

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