数据无线传输案例Word文件下载.docx
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采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz公共频段，且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。
经过比较分析，目前GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。
GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。
在移动通信公司的GPRS业务平台上构建城市自来水管网供水调度监控系统，实现管网监控点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。
1.2系统结构
为了满足对模拟量数据采集和监控，需要一个可靠的SCADA系统。
它所具有的功能一般包括：
数据采集控制功能，数据传输功能，数据显示及分析功能，报警功能，历史数据的存储、检索、查询功能，报表显示及打印功能，遥控功能，网络功能等。
测点SCADA自动化控制系统，主要监测分散管网测点站点。
该系统采用两级控制，一级为SCADA系统中心控制室,二级为测站点远程测控终端GPRSRTU（远程测控终端）。
中心控制室负责监视、管理和控制等工作。
站点GPRSRTU负责多个管网测点站点的数据采集，无线传输、管网测点压力的自动控制。
中心控制室对各个站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制中心。
中心控制室采集各站点的数据信息，并对这些信息进行存储、分析汇总或打印等处理。
通过数据分析，及时给出报警信息或向站点发出控制命令，控制站点设备的运行，以实现整个系统的调度和管理。
GPRSRTU是SCADA系统的基本组成单元，负责整个系统的采集、控制和远程通信功能。
对于具有分布式、集散型、网络化特点的企业，其SCADA系统的建立，离不开承上启下的GPRSRTU产品。
SCADA系统必须具备并且非常重要的一个功能就是：
实时、准确地监测遍布于全厂的仪表数据等变化情况。
各监控点我公司采用带有模拟量采集功能的YN4202GPRSRTU。
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GPRS网络。
网络拓扑图：
基本原理：
无线测控终端内置：
CPU模块、数据存储模块、控制模块、GPRS数据通信模块。
可现场接入多路模拟量、开关量、干触点信号、继电器信号等数据，然后直接通过GPRS无线模块将现场数据与远程控制中心连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。
通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对各种环境要素：
如流量、压力等数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。
功能特点：
●
配备多种接口资源，包括模拟信号采集、开关量输入、输出、脉冲信号输入等；
支持一路RS232/RS485方式的用户数据接口，可接入PLC等各种设备；
采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本；
采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器；
用户可以编程的量程转换和报警上下限设定；
内设工业时钟，精确计时；
自动定时上报和事件触发上报功能；
内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索；
板载GSM/GPRS传输模块，方便用户选择GSM、GPRS组网方式；
提供用户设置软件，开放式接口，方便与组态软件及其它软件连接；
工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；
1.3、技术特点：
GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在现有GSM系统上发展起来的一种承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。
GPRS抛弃了传统的独占电路交换模式，采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源，带宽最高可达171.2Kb/s。
可靠性高：
YN4202GPRSRTU采用面向连接的MODBUS协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。
中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。
GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。
GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
监控范围广：
GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。
系统建设成本低：
由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；
也免去了网络维护费用。
系统运营成本低：
采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用,GPRS网络可按实际通信数据流量计费，（1分-3分/1K字节），也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。
2.上位机软件
北京三维力控公司的FORCECONTROL平台具有一套成熟，先进的计量管理解决方案。
该平台包含了一系列的通用功能，主要包括：
数据采集、数据存储、数据分析，数据展现，系统监视，过程分析，用户和角色管理、日志管理等。
2.1.功能实现
本方案基于GPRS无线远传，本项目中涉及到的20个采集站，每个站有2-28个左右的数据通过GPRS模块远传到本地监控室；
每个采集站选用GPRS-RTU对数据进行采集、筛选和整理，并按照标准modbus协议通过GPRS发送给中心站的FORCECONTROL数据服务器。
服务器运行力控FORCECONTROL6.1软件，采集到的数据可以在服务器上进行实时显示及存储，力控FORCECONTROL主要功能包括实时数据、曲线显示，历史报表、历史曲线查询，报警，网络发布，用户管理，短信发送等功能：
报表：
可以按分站或者按数据所属的类对采集上来的数据进行分类，可以查询所以数据所有时间段的历史数据，数据查询后，可以进行打印、数据导出（支持EXCEL、PDF、TXT、CSV等格式）等；
曲线：
实时显示，历史曲线查询、对比，同样可以对所有数据所有时间段数据进行查询及打印；
报警：
可以设置多等级报警，实现报警分级控制，支持短信报警；
网络发布：
服务器需要一个固定IP（局域网或广域网）来实现网络发布，网络发布后，所以和服务器在一个网段内的电脑，都可以作为客户端，通过IE来浏览力控运行画面；
用户管理：
力控支持多等级的用户管理，可以对不同功能设置不同用户或不同等级的权限，提高系统安全性；
GPRS-RTU无线远程测控终端（RTU）是集成了模拟信号采集和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入标准变送器信号或仪表输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，是小规模过程信号实施无线测控的最佳手段。
GPRS-RTU无线远程测控终端（RTU）内部具有一个高性能的微处理器，可以完成模拟信号的采集、量值转换和滤波处理等，数据的存储周期和上报周期可以根据用户环境的要求而调整，多点组网的方式非常灵活，既可以选择简单方便的GSM短消息方式，也可以选择高效实时的GPRS网络方式。
监控中心的建立也是非常容易，目前流行的组态软件都可以直接接入，可以满足大多数用户的需求。
FORCECONTROL作为整个系统的核心部分，搭建FORCECONTROL应用系统的稳固平台，可运行在WindowsNT/Windows2000/Windows2003等平台：
实时数据采集——处理所有来自各种外部系统的数据，如DCS，PLC，SCADA，底层I/O设备等。
周期性将数据送到文件归档，同时根据需要将报警信息进行发布。
历史数据存储——旋转门压缩方式结合类Winzip的打包技术，80GB的容量便可容纳上万点10年的历史数据。
统计数据处理——对FORCECONTROL中的数据按照需要的方式进行灵活的统计处理。
数据二次计算——二次计算功能是一种具有时间确定性的在线计算引擎。
它提供了对FORCECONTROL中的数据进行二次计算和实施高级运算的功能。
具有定时触发计算，条件触发计算，离线数据计算等方式。
事件触发管理——通过事件的定义，完全按照用户的意愿定制系统运行的方式，如触发存储，触发计算，触发统计等等。
自诊断，自恢复功能——能对模块进行监视，对系统文件，数据文件进行有效性检测，系统故障后能自动恢复系统，能对数据文件进行检测，对错误信息进行有效处理，将各种异常情况造成的损失降到最低。
实时数据的采集与保存整个系统的核心应用部分，整个系统具备的核心功能包括下面几个方面：
（1）数据处理和分析；
（2）报警管理；
（3）数据管理和考核；
（4）WEB实时发布；
（5）与其他系统互联接口；
2.2功能特点
✓对实时数据的历史处理
FORCECONTROL系统完成对实时数据处理的同时，能够对历史数据完成大量的存储，历史数据以数据变化和定时存储两种方式进行历史数据保存、过程归档处理；
采用功能强大的压缩算法，按高压缩格式保存数据，增加数据的保存时间，数据保存时间为1年以上，数据保存更新周期最少为1秒。
✓历史数据查询
使用力控提供的历史趋势和历史报表等工具可以在线查看历史数据，完成历史数据查询。
✓事故分析
FORCECONTROL能够在线对历史数据回读，同时也有将外部数据插入到历史数据库的功能，通过这些历史数据结合力控提供的工具能够完成对事故的分析
✓其它功能
FORCECONTROL提供DBCOM接口，可以将数据库中的实时数据和历史数据读出，方便与其它系统建模工具的接口，同时通过这个接口也可以实现与其它先进控制软件、优化控制软件进行数据交换，方便扩展先进控制和优化控制。
WEB功能
真正的“瘦”客户端：
通过公司内部局域网、广域网、企业专线和Modem拨号等多种连接方式，即使您远离现场，通过企业的Intranet网络，您可以在任何一个科室的工作站上用标准的浏览器浏览工厂的生产过程；
而通过Internet，无论在世界的任何地方，可以让您轻松地查看所有的生产信息；
不需要特殊的驱动程序或支持软件，只要您的客户端工作站已经连接到了Internet或Intranet上，在浏览器上输入Web服务器的网络地址，就可以开始实时地浏览现场生产过程。
对于该方式，首先使用力控的HMI创建过程画面。
并可以运用力控上HMI丰富的图形功能，如：
报警、趋势、数据表等。
然后再用力控HMI将这些画面转换成Web网页。
再配合力控的网络版，此时，力控HMI和力控的网络版需要运行在一台单独的服务器上作为Web服务器。
这台Web服务器与运行的FORCECONTROL服务器之间通过TCP/IP进行通信。
分布式结构
力控提供C/S结构，FORCECONTROL通过网络支持多客户端，力控的HMI/SCADA组态软件作为客户端应用，可以通过网络访问FORCECONTROL中的数据，是一种“完整”客户端方式，并可以充分利用力控HMI的强大图形及数据管理功能对这些数据进行组态。
与关系数据库的接口
FORCECONTROL通过ODBC方式建立与各种关系数据库的数据连接，可将FORCECONTROL中的实时数据和历史数据更新到关系数据库中。
这样就可以配合关系型数据库管理系统，为已建立的计量信息系统以及公司的ERP管理系统提供数据，方便构建生产指挥调度系统和其它的管控一体化。
提供开放的接口功能
开放式体系结构，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、DNA标准。
以OLE、COM/DCOM、动态链接库等多种形式提供外部访问接口，便于用户利用各种常用开发工具（如：
VC++、VB等）进行深层的二次开发，同时方便与管理系统中的关系统数据库进行数据交换。
开发系统
方便友好的开发环境、面向对象的设计，使组态工作量大大降低，用户可以打造自己的开发环境和操作风格；
单独的进程管理器管理力控所有的后台进程，具备自诊断和自恢复功能；
预制图形模板、工程模板，提供上千种丰富的工业图形元素，支持多达几百种过度色和渐进色调色板，动画连接可以构成逼真强大的动画效果，可以提供多种工业标准的复合图形组件来完成过程的监控；
支持HMI图元的对象图层，通过脚本可灵活控制图元对象图层的显示与隐藏；
提供自定义图库开发工具，用户可以方便地生成自己的自定义图库；
支持大画面漫游功能、支持单机多屏和系统自定义菜单功能；
方便的变量管理，可以查找、批量替换、定位、重命名变量等；
可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作；
报表
专家报表:
报表开发工具提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：
脚本调用和事件脚本，比如利用报表函数可以在报表上同时显示实时数据和任意时刻的历史数据，并加以统计处理，例如取行平均、列平均，统计出最大最小值。
报表文件格式兼容Excel工作表文件，提供类Excel的绝大部分功能，包括：
编辑功能、计算功能、图表功能等。
支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式：
Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。
可实现多层表头，可以实现报表嵌套，可以制作复杂的报表格式。
具备打印、打印预览、页眉页脚打印功能，支持逐行打印。
报表数据源支持FORCECONTROL和各种关系数据库，可显示、处理实时和历史数据，可直接遍历关系数据库数据。
历史报表:
简单、方便快速的报表生成工具，能进行日报、月报、季报、年报的生成，对数据存储的时间范围、间隔、起始时间可进行任意指定，并可以根据存储的时间进行历史数据查询。
内置数据表:
内置数据表是力控开发人员总结关系数据库的特点开发出的内置实时关系数据表，利用报表模板可以将力控FORCECONTROL的变量和报表字段进行任意绑定，可以对任意的数据进行插入、删除、遍历、存盘，内置的报表过滤器可以任意设定不同情况下的查询条件，根据查询条件对所查出的记录进行选取来参与数据处理。
对象容器和组件
全新的面向对象的设计，HMI的对象容器重新定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性。
支持力控OCX容器的事件型脚本功能，支持更多类型的OCX控件。
增强的SQL脚本：
可根据SQL脚本函数返回值判断执行结果，支持模糊查询、支持时间类型字段的处理等。
全新的图形组件及图形库
强大的多媒体支持，播放各种格式的视频、音频文件，如Flash、幻灯片等，可以有效的集成视频监控。
复合的趋势曲线、XY曲线、报警、报表、总貌、温控曲线等组件，所有复合组件相比以前版本增加了大量的方法和属性，通过脚本可以在后台进行灵活的控制。
多功能图片显示组件可支持GIF透明动画、CAD图形等实用图形格式。
所有的标准WINDOWS控件如文本输入、下拉框、列表框、复选框、多选按钮、起始时间、时间范围、历史追忆等都增加了大量的方法和属性。
分析曲线
X—Y曲线组件：
可以自由的进行曲线分析和查询。
温控曲线组件：
可以进行温度的自动升温和保温控制，同时可以完成文件的存盘、打印、回放等功能。
标准WINDOWS组件：
支持标准的文本框、单选框、列表框等组件。
报警组件：
集成的报警管理和查询，可完成实时与历史报警的查询与管理。
事件组件：
可以详细的记录操作人员的各种操作过程、系统事件。
事故追忆：
可针对发生生产事故时的数据进行定位和分析不同的事故数据，通过报表和曲线的方式来进行表示和查询。
设备诊断组件：
可统计开关型设备（如电机、阀门）的运行次数、时间，并且可以根据以上条件进行判断是否发生报警提示。
操作器面板：
提供开关手操器、模拟手操器、PID手操器面板，方便DCS系统控制画面生成，简化组态过程。
多媒体组件：
可以完成视频图象的实时播放，视频图象的存储、捕捉和回放，可以播放各种格式的视频、音频文件，可以有效的集成视频监控。
幻灯片组件：
灵活的幻灯片播放，可进行自由控制。
浏览器组件：
使软件可以成为为标准的浏览器客户端。
直方图组件：
对生产数据以饼图、直方图、散点图的方式进行综合分析。
历史追忆组件：
可以追忆带毫秒标签的数据，方便事故查询。
GSM短信管理组件：
完善的报警短信管理，生产出现问题的时候，通过移动网络将报警信息及时地发送到管理者的手机上。
变量
支持间接寻址功能，系统内置间接变量、中间变量、数据库变量等多种变量方式；
系统变量可自动提取IO通讯状态、报警信息、系统时钟等；
函数及方法
强大的系统函数、友好的在线帮助，方便您快速构建SCADA系统；
内置的组件具备大量的方法和属性，在脚本环境中可任意调用；
支持自定义函数；
编译开发环境
面向对象设计的脚本编译环境，“所见即所得”，方便引用方法和变量；
类“Basic”的语言环境，提供面向对象编程方式；
脚本类型和触发方式多样，支持条件动作、数据变化动作、窗口动作、循环动作等；
脚本支持多种结构，支持数组运算和FOR循环结构；
报警与事件系统
软件在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件，一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料；
操作人员可以根据生产需要将生产重要画面、曲线实时抓拍并存放到本地保存；
报警和事件记录可以存放关系型数据库中，便于分析、查询和统计；
报警方式
提供多种报警检查方式，使您轻松构建报警系统；
支持传统的声光报警、语音文件报警，支持操作人员报警确认管理机制；
支持GSM方式短信报警，生产出现问题的时候，通过移动网络可以将报警信息及时的发送到管理者的手机上；
支持电话语音报警、E-mail通知方式报警；
报警自诊断
支持内部自诊断，对IO通讯故障、网络通讯故障都可以进行报警提示；
用户安全管理
提供完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠，力控的用户管理具备多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作；
力控提供了安全区的概念，同级别，不同安全区的数据不可以互相操作，保证了数据的分布式的管理。
提供基于远程的用户管理，增加更多的用户级别及安全区，管理所有用户的远程登陆信息；
加密管理
支持工程加密，用户可以通过加密锁自己定义工程密码，没有此加密锁任何非法用户无法侵入，保护了自己的工程结构；
操作事件
可以详细的记录操作事件和系统事件，方便事故追忆；
开机自动运行设置、有效的屏蔽系统键盘，可以防止非法用户入侵；
3.视频监控信号采集功能实现
该系统共有52路视频信号，分布在共5个不同区域，其中一个区域为4路视频信号，三个区域分别为8路视频信号，还有一个区域为24路视频信号，所以我们采用5台网络硬盘录像机分别采集5个区域的视频信号，并进行录制，存储。
硬盘录像机信号输出连接光电转换模块，光电转换模块转换成光信号输出通过光缆传输到中控室，在通过光电转换器转换成电信号输出连接到到交换机，各个硬盘录像机的信号通过交换机连接到服务器。
服务器配置磁盘阵列，用于存储视屏数据及其他数据。
服务器安装PSS或DSS软件，可以实时监控硬盘录像机视频信号。
连接服务器的客户端也可以安装相同软件实时监控视屏信号。
每个硬盘录像机配有固定IP，在网内的客户端也可以访问硬盘录像机IP地址，以IE浏览的方式实时监控视频信号。
视频信号采集网络拓扑图
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