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基于PLC的GPRS、ADSL网络的废水排污口远程监控系统
技术方案(讨论稿)
上海理工大学信息与控制工程研究所
一、概述
城随着环境保护意识的深入普及和环保工业的发展。环保监控的需求标准越来越高。城市废水排污口监控系统具有无人值守、设备或监测点分散、不适合搭建有线通信网络等特点。目前一般解决的方法是利用城市公共电话网,即PSTN,实现远程监控。利用PSTN,不要另装用户线、中继线和交换机,只需加装MODEM即可,因此投资少,见效快,容易实现。计费按PSTN方法计时收费。PSTN的缺点是只能“点对点”,通过MODEM拨号以后才能通信,不能同时“点对多点”通信。如果监控点较多,显然这个方法不适合。其次,一般而言,PSTN不能实时在线。实现远程通信的其它方式是采用光纤或电台。显然,这种方法不仅设备投入耗资巨大,而且不适应移动的需要。
随着新一代GPRS移动通信业务的产生和全面投入,无线移动数据通信的应用也越来越广泛。高速的数据传输和永远在线特点,配合按流量收费的资费方式,使GPRS通信迅速地在工业控制、环境保护、道路交通、商务金融、移动办公、油田勘测、水利水文监测、地震检测、报警;电力数据监控、报警、气象遥感遥测等行业中,以其具有无可比拟的性价比优势,得到了愈来愈广泛的应用。
另外,各个排污口的RTU(远程终端设备)可以直接通过ETHERNET(以太网),并通过使用Internet互联网进行通信并共享网络资源通过设备远程监控、管理和控制。提供了一种针对各种网络的非常简便的解决方案通过可以管理数千个设备。
四、GPRS系统数据传输的工作原理
系统由排污口数据采集与控制系统、通信模块、GPRS通信模块、中国移动通信网络(GPRS网络)、Internet 公共网络、中心服务器、企业局域专网,工作站计算机等组成。
GPRS RTU,即远程终端设备,是一个带有CPU和嵌入式OSMC35模块,以及完整TCP/IP协议栈的独立智能设备主要工作是完成串行数据和网络IP包之间的数据转换,从而完成终端,通信等功能。GPRS RTU上,GPRS RTU与GPRS基站通信,GPRS基站SGSN再与网关支持节点GGSN进行通信,GGSN对分组数据进行相应的处理,数据经由IP模块进行TCP/IP协议转换,打成IP数据包,再由MC35模块以GPRS数据包的形式通过GPRS网络把数据发送到中国移动的内部网(CMNET)GPRS网络工作方式是以IP地址寻址为基础的,所以公网上的Internet中心服务器只需要简单接入Internet,并具备公网分配的IP地址即可)。中心服务器通过数据接收软件将数据接收,并转发到内部网络的指定数据服务器(本系统将数据服务器的功能由中心服务器完成)。数据服务器通过数据处理软件将数据进行解密、解压把数据还原成原始数据。系统同时也可以实现数据、指令的反向传输,以达到远程控制的目的。
五、通过ADSL的系统网络拓扑图
六、通过ADSL的系统数据传输工作原理
由图可知,系统由(1)基于ADSL的数据采集与控制器,即PLC 数据采集与控制器(“黑匣子”)、(2)Internet中心服务器、(3)工作站计算机等组成。系统的结构如图2所示。
系统中, Ethernet数据采集与控制器通过ADC端口和RS232端口对排口流量计、COD等设备实时采集数据,并将采集的数据保存在E2PROM存储器中。将控制器的Ethernet网口连接在企业内部的局域网中。企业局域可以接入Internet。这样,由控制器发起,与在公网上的Web服务器建立连接,将数据传送到服务器中,在服务器中保存所有控制器的数据。工作站计算机可以通过浏览器访问Internet服务器,经过权限确认,可以浏览所有在网上的由控制器采集的实时数据和历史数据。
一般而言,用户通过Internet访问、管理Ethernet设备可以有以下几种方式:
(一)用户广域网已建成
相当多的公司、企业已经采用了多种方式(如租用电信或广电线路,自建线路等)组建了自己的广域网,已将总部和各分部通过网络连接了起来,在整个网段内为每台主机分配了唯一的IP地址,只要给控制器分配唯一的IP地址,由于控制器的数据包可以跨越不同的网段,所以整个网络中任意一台计算机都可以访问到连接在控制器上的排口流量计、COD等设备。
(二)分部建有局域网,总部拨号接入分部
分部或客户建有局域网,局域网内有串口设备的数据需要上传到总部时,可由总部拨号接入分部的网络,进而访问控制器,就访问到了排口流量计、COD等设备了。
(三)总部有固定IP 地址接入Internet
总部有固定IP 地址接入Internet(可以由电信局托管),用户通过拨号方式或宽带接入Internet,这样,连接控制器排口流量计、COD等设备就可以连接至总部服
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