楼宇智能化监控GPRS通信方案.docx
《楼宇智能化监控GPRS通信方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《楼宇智能化监控GPRS通信方案.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
楼宇智能化监控GPRS通信方案
楼宇小区智能化监控
GPRS无线通信解决方案
楼宇小区智能化监控
GPRS无线通信解决方案
基础知识
DTU是指数据终端设备（DataTerminalunit）,可以理解为下位GPRS发射终端，在进行通信时，传输数据的链路两端肯定存在DTU.在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。
GPRSDTU全称GPRS数据传输单元，在国内目前实际上对GPRSDTU具有更加明确的约定：
GPRSDTU是专门用于将串口数据通过GPRS网络进行传送的GPRS无线设备。
GPRSDTU的核心功能
1）内部集成TCP/IP协议栈
GPRSDTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRSMODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。
2）提供串口数据双向转换功能
GPRSDTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRSDTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRSDTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。
因此，GPRSDTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。
3）支持自动心跳，保持永久在线
GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRSDTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。
4）支持参数配置，永久保存
GPRSDTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。
在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。
因此，GPRSDTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。
一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。
5）支持用户串口参数设置
不同用户设备的串口参数有所不同，DTU连接用户设备的串口时，要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。
GPRSDTU厂商
国内目前做DTU无线模块的厂商不多，比如上海正伟数字技术有限公司，其公司网址，可以到其网站咨询DTU无线模块，其他厂商不一一列举，具体可咨询各厂商
详述
1.关于应用方案的建议
楼宇小区的智能化监控，对数据传输过程的实时性和整个系统的稳定性都要求比较高，针对现场楼宇的实际情况以及设计中考虑到系统的可扩展性，给出以下用户方案。
图八：
监控系统网络拓扑结构图
如图所示，数据业务中心通过ADSL接入INTERNET，前端采集设备采用研华ADAM4050模块，无线数据终端DTU采用上海正伟GPRSDTU，以下就此系统进行具体描述。
1.1数据业务中心
1.1.1数据业务中心组网
中心站通过从中国电信申请ADSL宽带业务，很方便组建数据业务中心服务器，ADSL接入的带宽一般都在几百K到几M之间，这有效的保障了中心站通信中的带宽资源问题。
但就目前ADSL宽带业务接入方式来说，多数无法提供静态公网IP地址，因此在中心站需申请动态域名解析，域名服务可由INTERNET相关运营商提供，因前端无线数据终端DTU支持动态域名解析，从而能够实现数据中心与前端无线数据终端DTU的双向通信。
1.1.2数据业务中心组态软件介绍
数据业务中心监控中应用软件采用北京亚控KingView系列组态软件。
北京亚控在2003年与各无线终端厂家进行合作，在嵌入式组态软件中引入GPRS分支，实现前段采集设备通过无线数据终端进行数据通信的传输方式。
本方案中采用的组态软件为北京亚控KingView系列组态软件--组态王6.5，组态王6.5是北京亚控科技在组态王6.0x系列版本成功应用后，广泛征询数千家用户的需求和使用经验，采取先进软件开发模式和流程，由十多位资深软件开发工程师历时一年多的开发，及四十多位试用户一年多的实际现场考验。
使用更方便，功能更强大，性能更优异，软件更稳定，质量更可靠。
组态王6.5版本体现以下功能特点：
1、IO数据采集性能优化：
以基频（55毫秒）为基础，建立采集频率段（组）。
根据变量定义的采集频率，将变量归类到某个组中，当采集时间到时，对相应的变量进行采集。
采集频率越高，其优先级也越高，相同时间段内被采集的次数也越多。
保证了关键变量的采集，改善数据采集性能。
某些场合中经常有同一设备的几个变量必须保证同时采集的要求。
组态王6.0开始支持结构变量，在组态王6.03分组式数据采集中，属于同一结构、同一设备的结构变量将按照其中定义的最高采集频率的那个成员变量的采集频率对所有成员变量进行同时采集。
实现了这一要求。
2、SQL数据插入的性能优化：
对使用SQLInsert（）函数大量插入数据到数据库做了性能优化，解决了对主程序运行速度的影响。
3、加快运行系统初始化速度：
解决了使用大量DDE、OPC变量时初始化速度慢的问题，加快运行系统的初始化速度。
4、支持多个OPCServer设备：
组态王6.02版本以前，系统都是只支持一个OPCServer设备。
组态王6.03开始，系统将支持多个OPCServer设备。
用户可以按照实际需要在组态王中建立多个不同的OPCServer设备。
5、增加超级XY曲线控件，提供丰富的功能，可同时显示8条曲线。
6、支持WindowsXP操作系统：
组态王6.03所有功能（除WEB发布外）支持在WindowsXP操作系统下运行。
7、新增加密锁序列号获取函数--GetKey（），用于系统运行时获取组态王加密锁的序列号。
除了组态王原有的工程加密功能外，用户可以使用此函数来规定某个工程只能用某一个指定的加密锁，也起到加密作用。
8、更多的设备驱动程序：
亚控公司每年新开发的设备驱动达到200多个。
在组态王6.03中，新增加了上百个新的设备驱动程序，支持的设备更广泛，用户使用更方便。
9、更新更完美的设备驱动帮助：
亚控公司对设备驱动帮助做了大量的修改和完善工作。
在组态王6.03中，添加了更新、更多、更详细的各种设备的帮助，将对用户使用组态王提供更多、更全面的帮助。
10、画面改进：
a）支持大画面、导航图：
用户可以制作任意大小的画面，利用滚动条和导航图控制画面显示内容；绘制、移动、选择图素时，画面自动跟踪滚动。
b）方便的变量替换：
可以单独替换某个画面中的变量，也可以在画面中任意选中的图素范围内进行变量替换。
c）自定义菜单：
支持二级子菜单。
d）丰富的提示文本：
系统提供丰富的图素提示条文本，包括简单图素和组合图素。
e）任意选择画面中的图素：
在画面中使用键盘和鼠标结合可以任意选择多个图素进行组合、排列等操作
11、变量：
a）定义结构成员时可以定义基本属性，例如变量属性、报警属性和记录属性等。
b）.定义结构变量时自动继承结构成员的属性。
c）.结构变量可整体赋值。
d）结构变量可作为自定义函数的参数。
e）在数据词典中可以任意选择多个变量集中修改变量共有属性。
12、非线性表
非线性表新增导入导出功能，能导出为逗号分隔文件（*.csv），可在文本状态编辑或传送，编辑完成后还可导入，据此可实现不同工程中的非线性表重复利用。
网络状态的控制和显示通过引用网络上计算机的“$网络状态”变量得到网络通讯的状态。
同时，能够对网络的通讯状态进行控制。
对于定义“网络节点”的网络通讯方式，是在网络设备上建立commerr寄存器来完成网络状态的显示和控制。
1.2数据终端设备
1.2.1正伟DTU数据传输模块
GPRSDTU设备是基于GPRS网络的数据接口设备，符合IS-95A、IS-95BGPRS空中接口标准，通过RS232或RS485串行口直接与行业应用设备连接。
即插即用，连接简单，可在数据中心和现场进行设置。
图九：
GPRSDTU外形示意图
1.2.1.1基本特点
Ø支持800/1900MHz双频
Ø使用方便、灵活、可靠
Ø符合FCC/SAR和CDG1/2&3标准
Ø数据终端永远在线或工作模式选择
Ø实时时钟
Ø外置机型直流电压输入范围宽（+7.5~26VDC），满足复杂的应用环境
Ø体积小、功耗低，适合嵌入式使用
Ø
1.2.1.2增强功能
Ø支持PPP协议、TCP/IP协议、UDP/IP协议
Ø透明数据传输与协议转换
Ø支持虚拟数据专用网
ØSIM卡特殊功能配置
Ø短消息数据备用通道（选项）
Ø通过Xmodem协议进行软件升级
Ø支持空中软件升级和远程维护（选项）
Ø自动检测网络连接状况
Ø断线自动连接、设备自诊断、自恢复
Ø抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求
Ø防潮设计，适合室外应用
1.2.1.3传输效率
◆用户数据传输效率（用户数据占网络层总数据的比例）：
GPRSDTU支持不同的用户数据包长度，1~1024字节长度可选，数据包长度不同其传输效率不同。
下面按照DTU所支持的最大用户数据包长的情况下，即1024字节包长计算。
ØDTU主动发起到数据中心的单向数据传输：
最大传输效率（w）=97.3%
Ø双向主动互传：
最大传输效率（w）=95.9%
◆传输时延（从发送到接收数据之间的时间）：
不同的用户数据包长度，传输的时延不同。
根据目前移动GPRS网络状况，其网络正常时,测试情况如下
Ø用户数据包长为200字节以下：
从DTU发出的数据平均0.75秒到达数据中心。
Ø用户数据包长200~500字节：
从DTU发出的数据平均1秒之内到达数据中心。
Ø用户数据包长大于500字节：
从DTU发出的数据平均2秒之内到达数据中心。
◆稳定性
Ø有效率：
发送成功数据占总发送数据比例
根据大量用户使用结果来看，在网络正常的情况下，一般数据包的发送和接收均无漏码错码。
Ø稳定性综合参数：
有效率x传输效率
网络有效带宽和用户数据包长（MTU）之间存在着极其重要的关系，一般MTU增大到200字节以上不会明显增加带宽，但会增大平均延迟，测试结果表明MTU的最优大小是200字节左右。
Ø断线自动连接
自动检测网络连接状况
设备自诊断、自恢复
1.2.1.4主要技术指标
Ø用户接口
支持RS-232
支持音频接口，方便维护操作
Ø供电
电压+7.5~26VDC
功耗通信中平均450mA
空闲时25mA
Ø结构
内部连接可靠性：
GPRS模块与PCB、SIM卡之间均为固定连接
产品尺寸：
83.5x47x17.5mm
安装方便：
外壳螺丝固定
防震：
接插件少，具良好抗震性能
Ø配置
菜单式配置（超级终端，无需专用软件）
维护软件配置
Ø平均无故障时间
40000小时。
Ø环境参数
Ø工作环境温度-30~+70ºC
Ø储存温度-40~+85ºC
相对湿度：
95%（无凝结）
1.2.2ADAM4050模块
数据采集终端为研华ADAM4050模块，其具体参数指标如下：
图十：
ADAM4050模块外形示意图
1.2.2.1基本特点
Ø数字量输入:
通道：
7
逻辑0：
最大+1V
逻辑1：
+3.5V~+30V
上拉电流：
0.5mA
10K欧姆与+5V相连
Ø数字量输出:
通道：
8
基电极开路：
30V
最大负载：
30mA
电源消耗：
300mW
Ø内置看门狗计时器:
Ø电源
电源要求：
+10~+30VDC
功耗：
0.4W
Ø数字量输入/输出接口：
可连固态继电器模块数字量输入/输出模块
2.几种数据采集常用通信方式比较
传输方式
比较内容
GPRS
DTU
有线
拨号方式
有线
专线方式
光纤
传输模式
覆盖范围
全国
全国
区域
区域
建设费用
一般
较低
较高
高
施工难度
较低
一般
较高
高
施工周期
较短
一般
较长
长
计费方式
流量
时间+次数
租赁
租赁
运行费用
较低
较高
高
高
通信速率
较高
一般
高
高
误码率
较低
高
较低
低
可靠性
较高
一般
较高
较高
实时性
较高
极低
较高
较高
维护成本
极低
一般
较高
较高
应用场合
分散、实时数据传输
对实时无要求的场合
较大数据实时传输
较大数据实时传输
传输方式
比较内容
GPRS
DTU
短消息
超短波
无线数传电台
覆盖范围
全国
全国
不大于20KM
建设费用
低
低
高
施工难度
较低
低
高
施工周期
较短
较短
长
计费方式
按流量无月租
条/0.1元
占频费
运行费用
较低
较高
一般
通信速率
40~80KBps
1.2kBps
误码率
较低
较高
高
可靠性
较高
一般
低
群收群发
支持
不支持
不支持
传输时延
短
长
短
网络协议
支持
不支持
不支持
维护成本
低
低
高
升级会员 