基于GPRS DTU 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)方案介紹

第一部分   GPRS網(wǎng)絡(luò)簡介(現(xiàn)已經(jīng)全部升級為4G網(wǎng)絡(luò)）

GPRS是目前解決移動通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、或大數(shù)據(jù)的包月包年計(jì)費(fèi)。覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線數(shù)據(jù)傳輸提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為推動移動辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。

GPRS通信方式更適合于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)，目前監(jiān)控中心與各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)大部分采用有線交互傳輸，甚至有些偏遠(yuǎn)采集點(diǎn)要有線網(wǎng)絡(luò)接入成了不可能。月租費(fèi)太高，用電話線傳送數(shù)據(jù)按時間計(jì)費(fèi)，帶來諸多不便，費(fèi)用也不便宜。、

GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)

1、覆蓋范圍。構(gòu)建采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統(tǒng)擴(kuò)充的可能，必須具有良好的可擴(kuò)展性。由于目前GPRS已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求。

2、數(shù)據(jù)傳輸速率高。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸速率的需求。

3、系統(tǒng)的傳輸容量大。數(shù)據(jù)控制中心要和每一個采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時連接。由于采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/span>GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

4、通信費(fèi)用控制靈活。采用傳統(tǒng)的有線方式建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，必須租用專線或電話線進(jìn)行連接。由于采集點(diǎn)必須與中心隨時保持連線狀態(tài)，而每次數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)量很小，線路資源利用率很低，平均每一個采集點(diǎn)每月的線路費(fèi)用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)的方式，資源利用率高，月通信費(fèi)用將在200元之內(nèi)，如果數(shù)據(jù)量很大的情況下也可按包月或包年計(jì)費(fèi)。

5、良好的實(shí)時響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時在線特性，系統(tǒng)無時延，可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時性的要求。

第二部分  廈門才茂通信科技有限公司介紹

廈門才茂通信2002年開始關(guān)注基于GPRS/CDMA的2.5G無線應(yīng)用技術(shù)，并定位終端產(chǎn)品的研發(fā)，生產(chǎn)和銷售，是基于GPRS和CDMA1X等無線通信傳輸終端的專業(yè)科研和生產(chǎn)企業(yè)，總公司設(shè)在廈門，先后在福州、深圳、成都、重慶、西安、上海、山東和北京等地設(shè)立了辦事機(jī)構(gòu)。廈門才茂通信科技有限公司擁有一批高素質(zhì)、有朝氣的研發(fā)人員和富有團(tuán)隊(duì)意識、敢于創(chuàng)新和勇于負(fù)責(zé)的管理隊(duì)伍，具備豐富的無線應(yīng)用終端產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和雄厚的資金實(shí)力，于2003年成為廈門市科技局重點(diǎn)扶植的高新技術(shù)企業(yè)。

 公司堅(jiān)持以人為本、內(nèi)誠外毅；技術(shù)至上、精益求精的經(jīng)營理念，積極進(jìn)取、努力實(shí)踐、追求卓越、協(xié)作競爭。為 了給市場提供穩(wěn)定可靠、功能完善的工業(yè)產(chǎn)品，公司自主開發(fā)了完整、穩(wěn)定的 TCP/IP 協(xié)議棧，此程序是同行唯一獲得國家著作權(quán)保護(hù)的軟件技術(shù)。公司十分注重深入各行業(yè)實(shí)際的應(yīng)用現(xiàn)場，充分了解我國目前 GPRS/CDMA 2.5G 網(wǎng)絡(luò)狀況，并依靠國外通信模塊的強(qiáng)勁技術(shù)支持，最終為客戶研發(fā)了具有完美品質(zhì)的行業(yè)傳輸終端產(chǎn)品。

隨著信息化的發(fā)展，DTU已經(jīng)完全取代了以往的各種有線接入。而以往的有線連接必須依賴于網(wǎng)絡(luò)布線、固定電話線路，對于發(fā)展移動性的服務(wù)、增設(shè)新的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)、增設(shè)臨時性的窗口常會受到有線連接的困擾。同時布線還需要昂貴的費(fèi)用和鋪設(shè)時間，對已有的網(wǎng)絡(luò)也會有影響，所以有線連接已經(jīng)嚴(yán)重限制了目前各種信息化應(yīng)用的主要原因。

才茂 GPRS DTU(本文簡稱DTU)為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。主要針對電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測、煤礦、油田、證券等行業(yè)的應(yīng)用，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸，同時考慮到各應(yīng)用部門組網(wǎng)方面的需要，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。

產(chǎn)品特點(diǎn)

u 采用低功耗高性能的嵌入式處理器，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)

u 內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議棧，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線

u 支持全透明方式下多中心數(shù)據(jù)傳輸

u 支持根據(jù)域名和IP地址訪問中心

u 多種工作模式選擇，使用方便、靈活

u 軟硬件看門狗設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定

u 采用5V~35V電壓，供電電源適應(yīng)性更寬

u 抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求

u 方便的系統(tǒng)配置和維護(hù)借口

u 支持串口軟件升級和遠(yuǎn)程維護(hù)

u 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。

u 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

u 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。

u 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面

u 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

第三部分  解決方案

1、系統(tǒng)綜合拓?fù)鋱D：

 2、系統(tǒng)組成

本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由控制中心；監(jiān)控告警設(shè)備、和才茂通信  3150P DTU （原公司桑榮）組成。

1) 終端設(shè)備

終端器件組成: 3150P DTU、SIM卡、PLC、監(jiān)控告警設(shè)備等。

u 首先對DTU進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置要連接的中心IP和端口及其它必要性的設(shè)置，設(shè)置好之后PLC或采集設(shè)備通過RS232接口和DTU相連，DTU上電之后根據(jù)事先設(shè)置好的中心IP和端口進(jìn)行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向傳輸數(shù)據(jù)。

u 監(jiān)控開關(guān)量：蓄電池欠壓告警、負(fù)載故障（關(guān)斷、過載、短路）告警、子陣輸入故障告警、控制器故障告警、組件被盜告警、油機(jī)啟動信號、油機(jī)故障告警、風(fēng)力機(jī)輸入故障告警；蓄電池過壓告警、蓄電池過溫告警、控制器過溫告警等數(shù)據(jù)通過DTU實(shí)時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

目的：建立監(jiān)控中心與采集點(diǎn)之間的信息網(wǎng)絡(luò)，完整、及時、準(zhǔn)確采集告警數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制中心對采集點(diǎn)的管理、統(tǒng)計(jì)、分析，同時支持采集點(diǎn)基本日常業(yè)務(wù)管理，提高管理部門和采集點(diǎn)的工作效率。

2) 監(jiān)控中心部分：寬帶網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、PC、組態(tài)軟件或其它中心軟件。

u 首先用某臺能上網(wǎng)的PC機(jī)，條件必須能讓外網(wǎng)訪問的到，如運(yùn)行中心軟件的PC機(jī)在局域網(wǎng)里面，那要在局域網(wǎng)路由器做端口映射到本機(jī)PC，等這些條件具備之后在本機(jī)運(yùn)行一個中心DEMO或組態(tài)軟件，開放一個端口，運(yùn)行軟件等待DTU的連接。

u DTU連接中心后，就可按要求進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，中心收到數(shù)據(jù)后，通過系統(tǒng)進(jìn)行解密、過濾、篩選，最終獲得所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)等工作。

目的:主要是監(jiān)控中心對所有采集數(shù)據(jù)的集成。并且通過網(wǎng)絡(luò)將各個采集數(shù)據(jù)和中心監(jiān)控部門聯(lián)系起來，及時的反饋數(shù)據(jù)采集點(diǎn)各類信息，提供管理部門制訂計(jì)劃。

通道建立成功后，DTU串口實(shí)時監(jiān)控采集器的數(shù)據(jù)，只要串口有數(shù)據(jù)過來，DTU將全透明進(jìn)行實(shí)時傳輸。如果數(shù)據(jù)量小，或需要定時傳輸數(shù)據(jù)的，DTU可選數(shù)據(jù)激活、電話呼叫或短信激活等模式，或根據(jù)實(shí)際應(yīng)用也可考慮修改軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰＿@樣就可靈活應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)傳輸需求來采取不同的傳輸方式，以減少及節(jié)約不必要的傳輸費(fèi)用。

3、組網(wǎng)實(shí)施

方案一： 中心采用公網(wǎng)固定IP

中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。

此種方案向先INTERNET運(yùn)營商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。

監(jiān)控點(diǎn)（無線數(shù)傳終端）直接向設(shè)定好的中心固定IP發(fā)起連接。

方案二：公網(wǎng)動態(tài)IP ＋ 域名(DNS)解析

中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的。

客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動態(tài)域名，監(jiān)控點(diǎn)(無線數(shù)傳終端)先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。也就是說當(dāng)DTU上線后首先去連接設(shè)定好的DNS域名,再通過DNS服務(wù)器找到此域名當(dāng)時在公網(wǎng)的動態(tài)IP,之后DTU再去連接這個IP及端口。

此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。

方案三： APN專線

中心采用APN專線， 所有點(diǎn)都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP

u 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。

u 為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請?jiān)揂PN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進(jìn)入。

u 用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。

u 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。

u 移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。

雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。

此種方案無論實(shí)時性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多、實(shí)時性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。

業(yè)務(wù)流程 

GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺的流程為（現(xiàn)在已經(jīng)全面升級為4G 網(wǎng)絡(luò)）： 

1）用戶發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN； 

2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN； 

3）GGSN將用戶認(rèn)證信息（包括手機(jī)號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證； 

4）Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務(wù)器請求分配用戶地址； 

5）Radius認(rèn)證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息； 

6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺進(jìn)行訪問。

方案四：中心無線路由器接入

此方案在中心無寬帶條件接入的情況下采用，但要有GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

   1.中心采用無線路由器，采用DNS解析方式，穩(wěn)定性較差。

   2.中心采用無線路由器，申請固定IP，穩(wěn)定性好，推薦此方式。

   3.中心采用無線路由器，申請APN專線，穩(wěn)定性較好，此方式為最佳

備注:如果主站是通過串口接收軟件的，那中心主站就要應(yīng)用轉(zhuǎn)發(fā)軟件(本公司提供)，也就是說接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到某個串口中(虛擬串口)，具體應(yīng)用到時另與技術(shù)部聯(lián)系提供資料。

四．總結(jié)

以GPRS為基礎(chǔ)的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應(yīng)用，GPRS使互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入無線領(lǐng)域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉(zhuǎn)帳等應(yīng)用。GPRS同樣可以應(yīng)用于公司內(nèi)部網(wǎng)(INTRANET)，基于IP的遠(yuǎn)程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)都可以應(yīng)用，如對電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測、煤礦、油田、證券等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。