基于GPRS网络的远程数据采集系统及应用
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基于GPRS网络的远程数据采集系统及应用
　　0 引言　　GPRS是在GSM基础上发展而来的数据传输网络，与无线集群方式相比，GPRS的数据传输 充分利用了公共移动通信网络和互联网，不需要为监测设备而专门改造已有的运行环境，省去 了建设无线专网的成本。其按流量计费的方式也更为经济，更适合频繁突发的小流量数据传输。　　同时，具有覆盖范围广、数据传输快、实时性好、通信质量高、持续在线和费用低等 优点，并可直接与Internet互通，能很好地满足工业控制的需要。目前，基于的数据传 输在许多领域得到了较好的应用，特别是在工作环境恶劣、地理位置偏僻、无人值守场所等领 域。 本文实现的系统以为基本数据通道，在每个需要数据采集的分散业务单元安装远 程测控终端。同时在控制中心通过配有GPRS无线通讯模块管理的计算机，进行各种设备的远程 数据采集，采集的数据自动进人控制中心实现远程控制，方便快捷。　　1 GPRS网络及其数据传输　　GPRS作为一种高效、经济的无线系统，已经应用到许多需要无线数据传输的领域，为远程 数据采集传输及监控提供了一种新的数据通信方式。GPRS（General Packet Radio Service）技术 建立在GSM（Global System for Mobile Communication）网络之上，它将无线通信与Internet紧密 结合起来。GPRS作为一种先进的、全新的无线网络承载手段，具有其独特的优势：　　⑴ 虽然在GSM网络中，每条GSM信道提供的传输速率只达到9.6kbps或14.4kbps，但GPRS 可提供高达171.2kbps的传输速率；　　⑵ 按量计费，节省资源；“永远在线”，用户随时与网络保持联系，保证数据传输的实时 性；　　⑶ GPRS支持Internet上最广泛使用的IP协议和X.25协议，提供了一个完备的基于TCP/IP协 议的通信解决方案，能够提供Internet和其它网络的全球性无线接入。　　数据传输时，GPRS网络是在原有GSM网络的基础上，引入了PCU（分组控制单元）、GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点）和SGSN（Serving GSN，GPRS服务支 持节点）等新部件构成的无线数据传输系统，其用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据， 将IP信息包从移动用户点传送至外部网络。GPRS无线模块作为控制系统的无线收发模块，用于 实现与GPRS网络的连接。分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点 GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。 通信过程如图1所示。　　2 基于GPRS网络的的设计与实现　　2.1 系统组成　　本文研究的由监测终端、远程数据采集与传输系统、数据监测/处理中心与GPRS移动数据传输网络等组成。GPRS 的硬件组成如图2所示。　　⑴ 数据采集与传输系统　　数据采集以数字信号处理器DSP为核心，采用交流取样技术，集数据采集、无功补偿等功能于一体，可监测现场的各项指标。采集的数据通过RS-232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。同时，可对远端数据监测终端发出指令，进行参数设置、实时监测数据或实现远程控制等。　　⑵ 数据监测/处理中心　　数据监测/处理中心负责对数据进行汇总、整理和综合分析，完成终端原始数据的分类存储。　　⑶ GPRS网络　　监测终端采集的数据经GSM网络接口功能模块对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过GPRS网络进行传输，最终传送到监测中心。
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水资源与我们的生活息息相关，无论是日常用水还是农田灌溉都离不开水，水利工程的作用是兴利除害，既能促进经济的发展，又能便利我们的日常生活。
水利行业建设需要以水利基础数据的准确测量和高效传输为基础。水位、土壤含水量及有效降水等水利基础数据在水利行业中极为重要。随着行业水平的提高和社会需求的增加，水利行业对水利基础数据采集和传输的要求逐渐升高，对各种数据的采集方式、传输手段及相关的传感器设备提出了更高要求。未来的数据采集和传输正在向智能化、集成化、数字化和高精度方向发展。这就需要我们投入更多资金和经历，研发更精准、更专业的技术和设备。
山东锋士的是专门针对水文水资源监测领域研发的新型产品，该设备具有多个传感器接口和多个通信接口，集数据数据采集、显示、存储、通信和远程管理等功能于一体，可以广泛应用在水资源监测、水库监控、地下水监控、湖泊河流监测等领域。
目前，水文信息的采集大部分来自人工监测，在水利工程建设和水资源的管理中，对数据的及时性、精准性要求非常高，现有手段很难满足其需求。随着GPRS技术的发展，GPRS数据采集及传输终端（即无线数据采集器）开始应用与现代化水利监测系统，水利监测逐渐走向自动化、网络化、智能化。
GPRS技术应用在水利监测中的优势：
数据的高速传输，GPRS数据传输速度极高，完全可以满足水利监测系统对监测站每次传输文件的速率要求，将GPRS技术与监控技术结合，可以将用户的监控数据以便捷的方式传送到目的地，几乎不需要考虑实际距离的限制；建设成本和通信费用低，相比以往有线传输，用户不需要建立专门的设备和网络，极大降低了数据采集和传输成本；永远在线，GPRS数据采集及传输终端与网络连接后，可以不受时间和断网的限制，满足了数据传输的实时性；应用范围广泛，由于不需要架设网络，GPRS可以应用在环境恶劣、环境偏僻的地区；使用方便，成本降低，数据传输稳定，有利于大规模监测网络的建立。
信息来源: | 责任编辑：山东锋士雷达水库水位监测GPRS远传系统；一、概述；我公司研发的“水位远程监控系统”，已广泛的应用于；水库、水力发电厂、环境水文、地下水水位、水池水位；二、设计原则；1)适用性：由于客户现场要求特殊，要求考虑距离监；2)实用性：功能强大、用户界面友好、报表、趋势图；3)灵活性和扩展性：根据未来应用的需求和变化，应；4)兼容性和经济性：对于设备就绪以后，一定要考虑；三
雷达水库水位监测GPRS远传系统
我公司研发的“水位远程监控系统”，已广泛的应用于大坝、河流河道、
水库、水力发电厂、环境水文、地下水水位、水池水位监测等。该系统能够实时在线监测水库、河流的液位高度、雨量等参数。系统采用集散式控制结构，通过高精度传感器及高敏感器件遥测水库水位及雨量信息。经过计算机分析处理，通过GPRS模块把水位数据及工况传回监控中心实时监控。供工程技术人员实时掌握水位动态，为决策提供依据。
二、设计原则
1) 适用性：由于客户现场要求特殊，要求考虑距离监控中心较远（70~80公里），尽量选取一种技术成熟、可靠性高的传输方案。
2) 实用性：功能强大、用户界面友好、报表、趋势图等功能齐全，日常维护简单方便。在保证满足应用的同时，又要体现出GPRS网络系统的先进性，充分考虑网络应用的现状和未来发展趋势。
3) 灵活性和扩展性：根据未来应用的需求和变化，应具备充分的接入能力和可扩展性，我们采用一种标准化接口，如以后系统改造增加I/O接口组态方便容易，设点成本很低，包括以后带宽的扩展以及监控点移位的可扩展性，最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。
4) 兼容性和经济性：对于设备就绪以后，一定要考虑以后的扩展需要，并且能够最大限度地保证以后对现有资源的可用性和连续性，最大限度地降低网络系统的总体投资。
三、系统组成
系统只要有监控中心、通信网络、终端设备、测量设备、供电系统等组成。
1.监控中心：
主要硬件：服务器、客户端和GPRS数据传输模块。
主要软件：操作系统软件、数据库软件、水位监测系统软件、防火墙软件。
2.通信网络：中国移动公司GPRS网络。
3.终端设备：微功耗测控终端，（市电供电、太阳能供电、蓄电池供电可选）
4.测量设备：水位计或水位变送器（如雷达）
四、系统功能
1. 远程动态监测功能。信息中心随时通过软件远程召测液位高度。能把检测参数在相应画面和报表中显示出来，并根据需要对液位自动生成分析图表和报表，并分类进行存储，接受各种形式的查询。
2. 报警功能和事件。一般汛期GPRS半小时采集一次液位数据，枯水期2小时采集一次液位数据，雨量期实现24小时全天候数据采集。提供多种报警检查方式，支持传统声光报警、语音文件报警、支持操作人员报警机制。当超过预警水位时计算机的屏幕上将有显示和蜂鸣器响起。
4. 大型数据库功能。所有数据信息都会自动保存在中心服务器的大型数据库中，便于历史数据检索和数据分析。
5. 分析曲线。根据数据库绘制实时曲线图和历史趋势曲线图，只需简单输入点名和选择相应参数。
6. 历史报表。能根据需要按不同的时间周期如日、周、年、月等自动生成各种报表（如日报表;月报表等）。对数据存储的时间范围间隔起始时间等可任意指定，也可根据时间来查询。列表分析以表格的方式给出上述数据。
五、GPRS系统优势
1、安装简单方便。GPRS用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的点无需进行拉线，埋线等工作。
2、设备投资价格低。
3、通信资费便宜。目前移动公司GPRS 资费包月费用是每月5元包30MB流量。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。
4、链路稳定可靠，永不掉线。
5、GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。
6、覆盖较好，相比较很多无线数据网络（如电台），其网络覆盖是最好的。
7、接入时间短，分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的连接。
8、支持IP协议和X.25协议以及VPN组网。
六、雷达液位计的工作原理和特点
雷达液位计是液位仪表的一种，主要用于测量液位或物位。它的测量范围广泛，液体和固体位置监控都可使用，凭借其自身独特的优点，在工业生产领域有着广泛的应用。
雷达液位计是根据雷达的反射原理来进行设计的，雷达液位计在工作时会由探头部分发射出电磁波，电磁波到达液面后被反射回液位计探头，通过对雷达折返时间的计算，就可以得出液位计探头到液面之间的距离，从而获得液位测量数值。雷达液位计可适应较强的复杂环境。另外，雷达液位计的测量精度很高，能够帮助企业实现对液位的精确控制。雷达液位计能够远传信号，实现系统联网监控。
雷达液位计的工作温度范围宽，能到零下40℃以下，零上80℃以上。雷达液位计工作时应避开强电流、强电磁、高电压的干扰，且雷达液位计不适用于强烈振动工作环境。
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GPRS水文数据采集系统应用方案-方案应用_中国工
在水文监测系统中，常常需要对泛滥的水位点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到打点核心的后端处事器进行措置。由于监测点分别，散布规模广，而且大多设置在景象较卑鄙的地区，经过过程电话线传递数据往往事倍功半。经过过程GPRS无线汇集进行数据传输，成为水文部分选择的通信手段之一。传染源监测设备可将汇集到的传染数据和告警信息经过过程GPRS汇集实时发送到水文监测部分建伍对讲机，实现对排污单元或小我的实时打点，可以大猛前进水文部分的工作效率。 （二）GPRS无线汇集与核心软件的连编制： 2) 核心公网动态IP+DNS 解析处事：大部分IP都是动态的，而且用度相对便宜。客户先与DNS 处事商接洽开通动态域名，动态域名解析软件网址以下：（可以先申请免费的二级域名） 88IP名解析1、水文监测主动化手艺的操作 GPRS存在速度快、操作用度低的特点，其传输速度可达171.2kb/s。与有线通信编制对照，采用GPRS无线通信编制则显得很是矫捷，它存在组网矫捷、扩大轻易、运行用度低投，包庇简略、性价比高级好处是以，今朝正考虑采用GPRS无线传输编制解决传染源监测数据的实时传输问题问题。 1) 核心公网固定IP：监控点直接向核心固定IP倡导毗连。运行靠得住不变，举荐此种方案。（当然固定IP用度斗劲贵，视客户财力决定） 远程终端单元分别的散布在远程各个遥测点上，重要由GPRS模块、电源、天线、PLC及各类水文传感器等几部分组成摩托罗拉对讲机。 参数状态打点功效：设置改削各测量数据上、下限值，通信参数。 A、 公网方案： 数据显示功效： 能显示测量的各类数据、遥信开关状态、各类系统图形等 ，存在图形功效,摹拟显示管网图、水厂工艺流程图等。2、水位的汇集和传输 2.调剂核心用于主动化监测的水位传感器重要有浮子式水位计、压力式水位计、电子水尺和超声波水位计等。这些传感器可以直接接到PLC上，主动监测水位参数。地下水位的监测与地表水不异。今朝，省水文监测站与各汇集点之间的数据通信重要采用手工抄写或PSTN电话线传输。采用电话线传输数据时，由于每次拨号都需要期待，速度慢，而且用度也较高。同时，由于各监控点散布规模广、数目多、间隔远，个体点还地处荒僻，是以需申请很多电话线，而且有些监控点有线线路难以达到。 无线传输设备：采用上海科泰斯电子的KS-91GPRS DTU透明无线数据传输终端，经过过程RS232/RS485/TTL与水文设备汇集点的各个PLC毗连，经过过程 GPRS汇集,把数据传到调剂核心。
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调剂核心计较机措置系统是一个凋谢式实时操作系统，实现全数的数据措置工作。核心的功效有：数据收发打点、站点打点、水文数据打点和系统打点。1、水文监测的规模与内容： PLC：遵守客户请求选择操作品牌，如LG、西门子、三菱、欧姆龙等。数据库打点功效：对测得的数据建库，对数据进行措置，查问历史数据，报表打印。1.远程终端单元
随着我国经济社会的成长，对水文信息不竭提出新请求，水文观测项目和内容不竭增长，对观测手段和编制以及水文监测手艺的研发和操作提出了愈来愈高的请求；古代电子手艺、传感手艺、通信手艺和计较机手艺的活络成长，也增进了水文监测手艺主动化的成长。 数据遥测功效：按时巡测、手动巡测、随机抽测、分组召测。 遥控功效：节制RTU 开关量输出点的开、关状态、遥信开关状态。如上图所示水文远程测控调剂系统由调剂核心、无线GPRS汇集、远程终端单元（GPRS无线传输设备，PLC）几个部分组成：（一）系统结构 核心用一个处事器组作为核心领受，核心采用ADSL等INTELNET公网毗连，采用公网固定IP或者公网动态IP+DNS解析处事。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带营业。 数据共享功效：供给一个WEB站点，该WEB站点使公司宽带内部网的肆意一台工作站只经过过程WEB浏览器便可以上岸查看所有监控点的实时数据和存储的任甚么时辰刻段的历史数据。WEB 站点经过过程用户身份认证授权编制节制该用户可访谒那些监控点的实时监控数据和存储的任甚么时辰刻段的历史数据。调剂核心系统打点员能增长、删除可访谒用户，并对用户进行分歧权限的授权。该WEB站点应能经过过程超链接编制联入公司同一平台。水文监测是水文传感器手艺与汇集、存储、传输、措置手艺的集成。 监测规模：江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数。 监测内容：水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等。 在线组态功效：新增数据汇集点等参数经过过程组态界说便可完成。 PLC与现场仪表(传感器)相连，对现场仪表(传感器)的开关量、摹拟量灯号记号进行数据汇集、措置、存储并经过过程GPRS模块向调剂核心传递数据，领受并履行调剂核心的呼吁。抢修修理、停水、管网冲洗等数据录入及统计。2、解决方案先容：监控点先采用域名寻址编制毗连DNS 处事器，再由DNS 处事器找到核心公网动态IP，成立毗连。此种编制可以大大俭仆公网固定IP的用度，但不变性受制于DNS处事器的不变，所以要寻觅靠得住的DNS处事商。
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