摘要：及时准确的对燃气用气量进行抄表，准确的反应客户的用气信息是燃气行业远程抄表系统的焦点问题。本文介绍以UNIX系统及INTERNET为平台，开发的SCHX远程抄表监控系统在燃气行业的成功应用，对其系统结构、功能、设计及实现技术进行了讨论，并对燃气行业远程抄表监控系统进行了深入的研究。
本文关键字：UNIX系统、GPRS、无线数传、INTERNET、远程抄表监控系统
Application of Gas-meter Remote Metering System   
Based on UNIX System and INTERNET
Deng ChengXian1, Zhao PuJun2
(SiChuan HengXing Science and Technology Co., Ltd.　Chengdu of SiChuan 610021,China；
    national institute  of  measurement And Testing Technology.　Chengdu of SiChuan 610021,China；)
Abstract: Real time and accuracy are key questions in remote metering system. This paper presented a designing scheme of Gas- meter Remote Metering System based on UNIX System and TERNET. By GPRS and Wireless Data Transfer, it is able to achieve remote control of Gas- meter Remote Metering System. The authors elaborated the design thought and technology characteristics of the software and the hardware in realizing this system.
　　Keywords: UNIX System;GPRS;Wireless Data Transfer; Internet; Remote Metering System;


　一、前言
目前，远程抄表监控系统已广泛应用在能源生产生活的各个领域，自来水、电力、燃气行业都可以看到它的踪影。这些远程抄表监控系统大多是基于WINDOWS平台上的无线手持、局部GPRS或者局部无线数传、有线组网模式的远程抄表监控系统。但这种形式存在着很多不足，首先基于WINDOWS平台的系统在稳定性、安全性比较差。如果采用的是远程无线手持这种半人工操作模式，其及时性、可操作性、数据可靠性也不高而且受楼层高低、环境、人为影响的因素很大；其次是施工难度大、施工成本较高；再其次是系统的维护、升级、可扩展性差；另外管理单位不能通过INTERNET远程监控和数据采集。正由于存在成本偏高和技术障碍，使远程抄表监控系统在推广应用中遇到一些难题。
四川恒芯科技有限公司在GPRS业务的基础上，结合无线数传组网方式，以UNIX系统及INTERNET平台，采用磁敏自保持开关式传感技术、RS-485总线方式研制的SCHX远程抄表监控系统，可以较为圆满的解决上述问题。首先GPRS系统费用较低。GPRS建立链路以后，相当于专线直接接入因特网，利用TCP/IP协议，数据可靠而且稳定。同时系统采用INTERNET技术可以实现远程的监控和采集。而且信息管理中心的服务器只需要是普通的接入因特网的基于UNIX系统的主机，大大节省了服务器端的开销和系统的稳定性、可靠性、安全性。
GPRS（GeneralPACketRadioService）是通用分组无线业务的简称，是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术。GPRS网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，支持TCP/IP协议，无需经过PSTN（公用电话交换网）等网络的转接，可直接与Internet网互通。因此GPRS业务在远程测试、环境监测、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。
  UNIX操作系统以稳定、可靠和开放的特性，使其成为企业关键性业务的主要系统平台，遍布银行、保险、邮电、税务、铁道、海关、水利、教育、政府、零售业、制造等各个行业。近年来，随着广大客户, 尤其是关键领域的关键应用客户对系统可用性要求的不断提高，采用 UNIX上真正高可用性解决方案，也就变得越来越重要和迫切。燃气行业也不例外，因此，SCHX远程抄表监控系统结合燃气行业客户对系统的实际需求，在 UNIX平台上开发出了远程抄表监控系统，并且在燃气领域得到广泛的应用。 
二、SCHX远程抄表监控系统设计实现方案
SCHX远程抄表监控系统主要应用于燃气行业，系统以UNIX系统及INTERNET为平台，采用多层架构分布实现。其组成主要包括：远传表、采集器、采集终端、集中器、远程通信模块和基于UNIX系统及INTERNET为平台的数据通信监控采集中心。
１、                            系统结构示意图如下：
２、终端硬件设计 
系统采用磁敏自保持开关式传感技术，将天然气基表的机械传动式计数转换成脉冲输出，采集器通过对脉冲计数而达到燃气消费的计量。
采集终端通过RS-485总线方式和各采集器连接，向采集器发布控制命令和采集远传表的用气数据。
　　　集中器以无线数传方式与各采集终端连接，作为监控中心和采集器通信的中继设备。采集终端接收监控中心的控制命令，又把收集的数据和命令执行结果返回到监控中心。
远程通信模块主要包含GPRS无线模块、SIM卡和串口模块三部分
３、终端软件设计
数据终端必须具备以下基本功能：自动登录GPRS网络，自动向数据中心注册，进行数据传输。脉冲计数、接受监控中心指令并执行相应的操作、传输和校验远程表的数据。
４、传输数据
系统考虑施工的难度、系统的稳定、组网建设成本等问题。采用无线数传组网和GPRS网络相结合的模式。系统在采集终端和集中器之间采用无线数传组网的模式，集中器和监控中心采用GPRS通讯的模式。由于GPRS支持TCP/IP协议，所以通过收发IP数据包来传送数据，此时，终端系统向GGSN发送的所有包含IP报文的PPP报文都会被传送给Internet网中相应的IP地址，从而完成终端系统向远程监控中心通过互联网传输数据的过程。
５、电源设计
由于采集终端是需要带电工作的，为了保证在长时间内停电情况下工作，系统必须解决电源供给问题。系统采用UPS电源模式，即使在停电情况下也可以保证采集器的正常工作，不影响系统的数据采集过程，保证系统的稳定运行。
６、监控采集中心设计
　监控中心作为数据主控中心，以INTERNET为平台，以移动数据通信（GPRS）的方式与各集中器连接。除了用户抄表外，还包括校时、校表、开阀、关阀、监控、报警等，均可在有互联网接入的地方实现远程操作。

三、SCHX远程抄表监控系统的特点
1、采集终端与采集器采用RS-485总线，是当前远程控制的最佳模式之一，它比电力载波通信和无线数传成本低，而且要可靠得多；与M-BUS总线相比，它也有供电容易的优点，只要5V供电就行了，而M-BUS需要12V供电。
2、 采集终端与集中器之间采用无线数传方式，这也是SCHX远程抄表监控系统较之其它抄表系统的一个特点。作为一个居民小区，在一个楼宇之间布线，要么地下管道布线，要么空中架线，施工难度和美观都不允许工程采用这样的方案。SCHX远程抄表监控系统采用无线数传，使各楼宇之间完成了通信，无线数传可视距离1000米，在有障碍物阻隔的情况下，也可达300米左右，其误码率小于1‰。
3、 集中器与监控中心通信采用GPRS方式，GPRS是近两年才开始应用，而且是成熟的无线数据通信技术，它具有低成本、高可靠、免维护的特点，有着很强的生命力。但真正应用于远程抄表监控系统的还不是很多。
4 、软件系统的可靠与否，是决定远程抄表监控系统的成败的关键因素。率先将FreeBSD这种先进的坚如磐石的开源UNIX系统及INTERNET应用于天然气行业的远程抄表监控，后台数据库系统也采用了最强大的开源数据库PostgreSQL。开源平台的应用一直是我国政府所大力支持的：不受制于他人，系统安全、稳定可控、成本低廉。SCHX远程抄表监控系统，服务器端程序完全在FreeBSD下实现。为满足远程抄表监控系统在高效性、稳定性、可靠性的特殊要求，开发了基于PostgreSQL的数据库连接池、多进程调度程序、线程池等。 
四、实现过程中的难点
　1、系统实现的一个难点是登录GGSN的过程，即终端系统登录GPRS网关（GGSN）并与网关通过LCP，PAP，IPCP协议进行协商的过程
　2、采集器及远传表的实现，系统要求远程表和采集器在性能上必须准确、稳定、可靠。这个过程是整个系统的关键和核心问题。
　3、系统组网模式，这里直接关系到系统的稳定性和施工建设成本问题。
4、整个系统的连贯性、闭合性、可维护性及通讯的稳定性。
５、保证停电时采集器的延续工作和正常运行。
６、能够大范围、多点位、高效率的进行远程数据采集和控制。
五、 结束语
远程抄表监控系统在电力系统、燃气、自来水领域有着非常重要的作用，采用无线数传和GPRS相结合的组网技术，采用UNIX系统及INTERNET平台保证了整个系统的实时性、稳定性、可靠性、安全性、可维护性、进一步促进了远程抄表监控系统的智能化和信息化。
SCHX远程抄表监控系统使用的网络模式及通信平台，经过实践考核，是一种最优的方案之一，工程施工容易，抄表及控制稳定可靠。水表、电表 只改换采集器即可，可纳入同一系统的通信平台，完成三表集抄和监控。
对于国内特大城市，对于高层建筑来说，布线工程难度加大，最好的办法还是采用电力载波方式，但通信质量会受到一定程度影响，成本也有所增加。近几年国外很多大的IC制造商都在积极寻求新的电力载波方案，以突破通信瓶颈，而且目前已有较好的IC投入市场并进入应用领域，性价比将会得到明显地改善。 
随着全社会经济的发展，人民生活水平的提高和技术的进步，远程抄表监控系统必将很快普及，更好地为全社会服务。
参考文献
[1] 韩斌杰.GPRS原理及其网络优化.机械工业出饭社.2004年`2月
[2] 黄智伟.单片无线收发集成电路原理与应用.人民邮电出版社.2005年9月
[3] 何立民. 单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社.1990年1月.
［4］胡汉才.单片机原理与接口技术.清华大学出饭社.1996年7月.
［5］(美)ChristoPer Y.Metz著.吴靖.IP交换技术协议与体系结构.机械工业出饭社.1999年`11月.
［6］(美)Bruce Molay 著.杨宋源，黄海涛编译.UNIX/LINUX编程实践教程.清华大学出饭社.2004年10月.

上一篇 : 暂无             下一篇 : 烤地瓜机 烤地瓜机烤地瓜的原理