GPRS热量表抄表系统方案
一、背景介绍
我国北方地区冬季供暖普遍采用集中供热方式。通常一个城市有几个区域供热网,一个区域供热网包含有几十个到上百个换热站。为了使热网尽可能地在最佳工况下稳定运行,热量表远程抄表系统需要将各换热站的运行数据传送给调度中心,以便调度人员随时了解各换热站的工作状况和有关信息,实现全网的热能统一调配。
二、同类方案对比
热网的特点是点多面广,距离较远,现场情况千差万别。不同的远程抄表方式的区别主要在于使用网络不同,由此派生出来多种远程抄表方案,如:电话线抄表、数传电台抄表、无线GPRS抄表和以太网(宽带抄表)它们各有所长,在热量表行业主要应用的方式为GPRS和以太网抄表两种尤其是GPRS抄表方式对于现场条件要求比较低在业内被大范围使用。
如下表所示:
| 数传电台方案 | 电话线拨号方案 | 以太网方案 | GPRS方案 |
对现场资源的要求 | 需要人工巡查维护 | 易于安装 | 需靠近接口箱/集中器箱处有网线接口施工会增加难度 | GPRS无线网络覆盖的地方就可以上网 |
发起连接的个数 | 可同时向多个数据服务器发起连接 | 只能向一个数据服务器发起连接不利于多地点抄表 | 只能向一个数据服务器发起连接不利于多地点抄表 | 可同时向多达5个数据服务器发起连接 |
费用 | 需要向无线电管委会申请专用频点(费用高) | 费用低 | 走有线宽带费用一般较高,同时需要缴纳网络使费(一个接入点的费用类似家庭上网的费用) | 正常使用每月5元30M流量足够 每台接口设备年所需费用60元 |
信号稳定性 | 易受风雨雷电的影响 | 速度不稳定 | 稳定性高 | 会受到无线信号强弱的影响 |
针对上述三种通信方式存在的不足,本文采用GPRS无线通信方式予以解决。GPRS是在现有GSM系统上发展的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。现有的基站子系统(BSS)可以提供全面的GPRS覆盖。GPRS网络具有如下特点:永远在线、按流量计费、高速传输、组网简单灵活、维护便捷、使用安全。因此,使用GPRS热量表远程抄表系统,可以充分弥补现有通信方式的不足。综合而言,GPRS远程抄表方案的适用性比其他方案更强一些,从目前全国的热量表抄表的占有率来说GPRS远程抄表要高出很多,我们推荐使用GPRS远程抄表方案。
三、本方案优势
1、建设周期短,成本低:
GPRS无线网络可为远程抄表系统提供了简单高效的通信传输手段。中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建热力监控系统,实现热能数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。
2、实时性强:
由于GPRS具有实时在线特性,系统无时延,无需轮巡就可以同步接收、处理所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
3、可对热量表进行远程控制:
通过GPRS双向通讯方式还可实现对热力设备进行远程控制,进行参数调整、开关等控制作用。
4、系统的传输容量大:
热力数据中心要和每一个热量表数据采集点保持实时连接。由于热量表采集点数量众多,系统要求能满足突发性数据传输的需要,而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
5、数据传送速率高:
每个热量表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s,目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右,完全能满足本系统数据传输速率(≥10Kbps)的需求。
6、通信费用低:采用包月计费方式,运营成本低。
7、系统易于扩展和维护。
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络,因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名,各个热力数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机,从而进行数据通信。
四、系统组成
远程抄表系统主要由:主站、从站、终端等三部分组成。
1.主站即主控中心也称管理中心或主控室,主站设备为一台服务器,该服务器具有公网固定IP地址,并安装抄表服务器软件。
2.从站为也称基站,设备为GPRS DTU,从站计划为10-20个,每个从站可根据小区每户的分布情况安装若干个GPRS DTU,而每台DTU通过RS485分别接上不同数量的热量表。
3.终端即为热量表。
管理中心的抄表软件通过服务器将抄表指令发至每台GPRS DTU,GPRS DTU收到抄表指令并通过RS485网络发给每台热量表,热量表收到抄表指令后,检查该指令是否针对自己,若地址为自己的地址,则返回热量的数据,通过GPRS DTU直接传给服务器的抄表软件,至此整个抄表过程结束。
(图)热量表抄表系统示意图
管理中心的主要功能是:接收各热量表通讯终端发来的数据,并对数据进行分析处理;保存各终端的动态IP地址,监视各终端的状态;维护热网数据库,提供用户数据查询、打印报表;实现调度与远程控制等。
五、产品特性
系统采用KB3000 系列GPRS无线透明数据传输终端。产品基于中国联通的GPRS网络,具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点,提供标准RS232或RS485数据接口可直接与电表、计算机以及RTU、PLC等连接,传输速率达171Kbps,具有远程诊断、测试、监管功能,满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。 GPRS DTU数据终端具有如下特点:
l 标准工业级产品,EMC抗干扰设计,适应环境能力强;
l 自主研发,带有实时操作系统的嵌入式32位ARM7- CPU;
l 内嵌Watchdog芯片,提供多种复位机制,可软件控制,实现完美工业保障机制。
l 先进而严格的数据通讯协议,自带纠错与加密。数据传输从不丢包,可传输100K以上的图片以及Flash动画文件,绝不会出现马赛克现象;
l 多种工作模式:DTU,Modem,SMS Modem三种工作模式可选,设为Modem使用时,兼容标准AT指令(GSM07.05 and 07.07),SMS Modem工作模式时,用户可设置为带协议与不带协议的短信传输;
l 支持多种数据传输协议:常规,兼容,透明三种协议可选。若与KB2000-A配合使用可以使用户以前的软件及设备不作任何改动,即可实现系统基于互联网的应用;
l 支持多种方式自动组网:可与串口-网络转换产品KB2000组网,KB3000也可与KB3000同类型产品组网(方便无互联网条件下使用GPRS),可实现一对一,一对多组网;
l IP自动注册机制,可实现多种服务模式,构建完整的超大规模无线应用系统;
l 远程休眠与唤醒: 可使用指定号码的手机拔打DTU号码或发送短信对DTU 进行休眠与唤醒,方便用户在不使用DTU时使其休眠大大节省流量费;
l 远程修改DTU参数:支持短信修改DTU参数,以及网络修改DTU参数;
l IO开关量功能:具有两路开关量输入,一路开关量输出。可以通过远程来控制与读取。可设置报警状态阀值,并可设置报警是否自动上报报警信号功能;
l 强大的通讯备用功能:支持主服务器与备用服务器的连接自动切换,支持TCP,UDP的通讯自动切换。 一旦主服务器出现问题,自动连接到备用服务器,一旦TCP连接不上,自动采用UDP进行通讯;
l 功能强大的服务器软件支持,服务器开发周期近十年,软件功能强大,成熟完善;
l 支持专用APN,数据中心支持固定IP与动态域名解析;
l 工业级温度范围:工作温度:-40℃-80℃,在-40℃时通讯不受影响。
六、总结
城市集中供热行业中,利用计算机技术监控热网的运行可实现能源的充分利用,减小环境污染。利用GPRS网络传输数据可靠性高,在建设成本和维护成本上都有很大的优势,对于供热企业提高工作效率和生产管理水平、保证供热质量和热网的安全稳定运行具有重大的现实意义和广泛的应用价值。随着GPRS网络的完善和费用的进一步降低,基于GPRS网络的热网远程监控系统将得到更广泛的应用。
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