GPRS技术在SCADA系统中的应用.docx

GPRS技术在SCADA系统中的应用fenghy导语：该系统被广泛应用于供水、供电、燃气、油田等行业，主要功能是完成数据的收集控制和远程传输1概述SCADA是英文SupervisoryControlandDataAcquistion的缩写，意即“监视控制和数据收集系统，该系统被广泛应用于供水、供电、燃气、油田等行业，主要功能是完成数据的收集控制和远程传输。本公司在1994年建立了供水调度SCADA系统，多年来在保障平安可靠供水、协调公道调度、保证公司利益等多方面发挥了重要的作用。目前SCADA系统中采用的数据通讯可简单分为有线和无线两大类，其中有线通讯主要包括架设光缆、电缆或者租用电信线、X.25、DDN、ADSL等，而无线那么包括超短波通讯、扩频通讯、卫星通讯、GSM短信/GPRS通讯等。在供水行业，由于各管网监控点分布范围广、数目多、间隔远、个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用线又要申请很多线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用线路时需要等待漫长的拨号经过，速度慢，运营本钱较高，总之SCADA系统采用有线通讯方式建立周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用；与之相比，无线通讯方式那么显得非常灵敏，它具有投资较少、建立周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在SCADA系统中，无线通讯方式主要包括：超短波230MHZ无线数传、扩频2.4G、5.8G、卫星通讯、GSM数字蜂窝通讯系统等，其中卫星通讯由于通讯费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通讯技术固然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。因此目前国内SCADA系统较普遍采用230MHZ频段的数传电台作为传输信道。采用超短波数传电台作为传输信道的是组网灵敏、扩展轻易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHZ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、通讯速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等先天缺乏，这在本公司第二水厂消费数据上传到公司调度室时得到验证，目前已改为DDN专线传输方式。随着城市当代化、工业化进程的开展，传统的超短波通讯方式正面临着越来越大的挑战，而GSM网络经过挪动通讯部门的多年建立，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通讯网络，十分是近年来推出的短消息SMS、GPRS等新业务，这使得SCADA系统采用GSM网络来进展数据传输成为可能。2GPRS技术的应用及分析应用GSM网络进展数据传输从理论分析和实际应用都是实在可行的。就目前挪动通讯部门提供的效劳而言，可分为两种方式：短消息SMS，通过拨打终端号码而获取数据资料短消息；GPRS技术，核心是通过IP转换技术进展数据传输。相比拟下，采用GPRS技术更具优点和前瞻性，符合将来的通讯开展方向。下面就以GPRS技术为例作讲明：2.1GPRS原理及技术特点GPRS是通用分组无线业务generalpacketradioservice的英文简称，是在现有GSM系统根底上开展出来的一种新的网络业务。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一个无线信道又可以由多个用户分享，实现资源有效的利用，进而实现高速率数据传输。GPRS支持基于标准数据通讯协议的应用，可以实现与IP网、X.25网互联互通。GPRS具有全双工运作，间隙收发，永远在线，只有在收发数据才占用系统资源，计费方式以数据传输量为准等特点，由于GPRS的核心层采用IP技术，底层可使用多种传输技术，这使得它较易实现端到端的、广域的无线IP连接，以实现某种特定功能。图一、GPRS网络构成示意图具备GPRS功能的挪动或者终端通过无线方式与GSM基站进展通讯，随即登陆上GSM网络，但与电路交换式数据呼唤不同，GPRS分组是从基站发送到GPRS效劳支持节点SGSN，而不是通过挪动交换中心MSC连接到语音网络上。SGSN与GPRS网关支持节点GGSN进展通讯；GGSN对分组数据进展相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或者X.25网络。来自因特网标识有挪动或者终端地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到指定的挪动或者终端上。2.1.1GPRS的技术特点1资源利用率高：GPRS引入了分组交换的传输形式，用户只有在发送或者接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地分享同一无线信道，进而进步了资源的利用率。GPRS用户的计费以通讯的数据量为主要根据，表达了"得到多少、支付多少"的原那么。实际上，GPRS用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。2传输速率高：GPRS可提供高达115kbit/s的传输速率最高值为171.2kbit/s。这使得GPRS终端用户能和ISDN用户一样快速地上网阅读，同时也使一些对传输速率敏感的挪动多媒体应用成为可能。3接入时间短：分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的连接，可大幅度进步远程监控等工作的效率。4支持IP协议和X.25协议：GPRS支持因特网上应用最广泛的IP协议和X.25协议。而且由于GSM网络覆盖面广，使得GPRS能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入。2.2利用GPRS来实现数据传输基于GPRS技术的SCADA系统是以GSM为网络平台，充分利用了GPRS的技术特点和上风，实现高速、永远在线、透明数据传输的数据通讯网络系统。图二、系统构成示意图2.2.1根本工作原理：在GPRS模块上实现TCP/IP协议，在应用程序端安装数据中心软件，数据中心拥有固定的IP地址或者域名，GPRS模块登陆上GSM网络后，自动连接到数据中心，向数据中心报告其IP地址，并保持和维护链路的连接，GPRS模块监测链路的连接情况，一旦发生异常，GPRS模块自动重新建立链路，数据中心和GPRS模块之间就可以通过IP地址用TCP/IP协议进展双向通讯，实现透明的、可靠的数据传输。2.2.2数据通讯经过如下：1现场监控点通过数据收集模块将数据存储到内存，当接收到命令数据时，通过接口电路，将带时间标签的数据发送到已登陆网络并具有IP地址的GPRS模块，后通过数据编码并有指向地发送到GSM网络。2数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进展解码处理，转换成在公网数据传送的格式，最终传送到公网中用户效劳器IP地址。3效劳器承受到数据后，通过公司内部网将数据传送到SCADA系统，后通过系统软件对数据进展复原显示，同时将数据存储到数据库中。2.3系统应用GPRS技术的上风1永远在线：GPRS模块一开机就能自动附着到GPRS网络上，并与您的数据中心建立通讯链路，随时收发用户数据设备的数据，具有很高的实时性。2按流量计费：GPRS模块一直在线，按照接收和发送数据包的数目来收取费用，没有数据流量的传递时不收费用。3高速传输、误码率低：GPRS网络的传输速度最快将到达160Kbps，速率的上下取决于挪动运营商的网络设置，根据中国挪动的网络情况，目前可提供2040Kbps的稳定数据传输。4组网简单、迅速、灵敏：系统可以通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟挪动数据通讯专用网络，提供接入便利，节省接入投资。5通讯链路由专业运营商维护：由于采用中国挪动的GPRS数据业务，因此链路维护也由中国挪动负责，免除通讯链路维护的后顾之忧。2.4系统应用GPRS技术的缺乏1对挪动通讯部门有依靠性由于系统建立运行需借助GSM网络，这就造成我们SCADA系统的数据通讯受到挪动通讯部门的制约，须讲目前GSM网络开展的比拟成熟，但有时亦存在网络繁忙堵塞或者意想不到的事情发生，这会对系统数据造成中断，影响系统的数据分析处理。而采用超短波通讯组建自身网络系统，当系统发生故障时，可利用自身技术气力对网络进展修复而不需借助第三方，在工作中处于主动。2运行本钱相对较高鉴于目前资费标准，该系统的运营本钱在端站数目较少时略微偏高。2.5系统运营本钱分析构成系统运行本钱主要有两方面参考本地资费：系统效劳器端的静态IP地址租用费。该工程目前资费较高，约占总运行本钱的95%；系统数据流量费用。收费标准目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.03元/kBytes，而包月制20元/月有1024kBytes流量，该费用取决于流量的多少。相信随着技术的晋级，业务应用的普及，其资费标准会逐步降低。3完毕语该系统目前已投入运行阶段，运行效果良好，数据发送承受稳定快速可靠，完全能知足实际工作要求，是SCADA系统较理想的组网选择。相信随着时代的开展，科技的进步，数据通讯业务的高速开展，无线IP通讯技术业务变得越渐成熟,会越显上风，会得到广泛的普及和应用。