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厦门才茂GPRS DTU粮库监 测系统应用方案

时间:2016-01-19 来源:本站原创

第一部分 前言
     随着人 们生活水平的提高,高科技技术的运用。很多物 品的库存量越来越多,象粮食 等物品堆积在仓库里,如果不进行妥善的 保管,就会造 成不必要的损失,这就需 要对其进行监控。可想而知,这需要很大的人力、物力。随着计算机的普及,自动监测系统 也被运 用在仓库等地方,这就减 少了大量的人力、物力。使用计 算机自动监测系统,对粮仓内的温度、湿度的测量,由计算 机实现库内温度湿度的高低超限报警,并可智能地控制风机、谷物冷 却器及粮食干燥机等辅助设计,从而使 仓内粮食达到并保持安全的储藏条件。
通过GPRS网络,主控室 计算机可集中监测显示各粮仓的温湿度实时值、平均值 及各个传感器的短路、断路信 息和实时报警信息等,并进行 历史数据存储及查询、打印。

第二部分 GPRS网络简介
     GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的英文简称,是在现有GSM系统上 发展出来的一种新的承载业务,目的,是为GSM用户提 供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的 跳频规则以及同样的TDMA帧结构。这种新 的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似,因此现 有的基站子系统(BSS)从一开 始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用 户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需 要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本 的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用 于偶尔的大数据量传输。相对原来GSM的拨号 方式的电路交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术,具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。

第三部分 厦门才茂GPRS DTU 产品特点
     厦门才茂GPRS DTU是基于移动GPRS网络,针对工业监控、交通管理、金融等 行业的数据通信的应用开发的。与数据 中心的接口设备一起提供透明数据传输通道,组成用 户专用数据网络。
DTU:20Ppin RS232/RS485/TTL接口,内置式,适用于 各种应用的二次开发。

DTU原理框图参见下图:


  DTU系统有下列组成部分:
32位 ARM9处理器
64M Sram & 16M Flash
Siemens公司高性能工业级GPRS模块MC39I
 
  产品特点:
采用低 功耗高性能的嵌入式处理器,可高速 处理协议和大量数据
内嵌标准的TCP/IP协议栈,数据终端永远在线
支持全 透明方式下多中心数据传输
支持根据域名和IP地址访问中心
多种工作模式选择,使用方便、灵活
软硬件看门狗设计,保证系统稳定
采用5V~35V电压,供电电源适应性更宽
抗干扰设计,适合电 磁环境恶劣的应用需求
方便的 系统配置和维护借口
支持串 口软件升级和远程维护

第四部分 系统组成
     GPRS无线网 络粮库监控系统是国内先进的远程监控技术,利用计算机技术、移动通信技术、网络通讯技术、数据库 技术及测试技术建立的软硬件相结合平台。该系统 运用数字移动通信技术,改变了 一线一测点的模拟信号传输结构并导入移动通信技术,在主机 与分机之间实现无线通讯。具有储粮物态检测,机械通风控制、超值报警、远程信息传输等功能,同时开 展粮仓气流分析、粮堆发 热结露分析等扩充功能的开发与研究。它代表 了粮情测控的国内领先水平和发展方向。
针对中 央直属储备粮食仓库监管量大、仓库布点分散、空间距 离遥远和粮食监测参数繁多等特点,我们设计了用GPRS无线网 络的方式实现粮库现场参数的数据采集和远程传输方案,真正实 现了粮库的多点、远程、实时、同步的现场数据传输,方便、快捷、经济、可靠、安全的 进行粮库的分布式集中测控。

(一)系统结构框图

         

                 

(二)系统说明
       整个粮 库远程监控系统如上图所示由三部分组成:现场采集控制部分、GPRS 数据传输部分、监控中心。
客户通 过数据采集设备PLC完成与 GPRS DTU 的数据交互。PLC 将粮库 里各信息参数实时采集后通过 RS-485 (RS232/RS442/TTL可选) 串口通 信方式定时将数据送往 GPRS DTU,在由DTU通过Internet转发到数据中心;同时,PLC 实时接收由中心通过 GPRS DTU 传输发 来的数据指令完成相应控制功能。
监控中心通过GPRS DTU接收来 自各粮库的信息数据,并对数据进行存储、历史趋势分析、报表打印等。
(三)系统主要功能
        远程自动监测功能:能根据用户的要求,对粮库 的现场数据进行采集、统计、                           分析、并自动 生成各种报表和图表,建立和 存储粮库的仓储历史档案;故障告警和提示功  能:能监测现场粮情,并上报管理中心,通知库 管人员前去处理;
遥测功能:能在粮 库管理中心对辖区内各粮库的温度、湿度、虫情、库容、陈化度、水分、烟雾和 防盗等进行测量;

遥控功能:能对现 场设备进行操作控制,例如启动通风、除湿、喷洒及安全保护装置,报  警、切断电源等;


第五部分 系统方案
A.公网方案
      中心用 一个服务器组作为中心接收,中心采用 ADSL 等 INTELNET 公网连接,采用公网固定 IP 或者公网动态 IP+DNS 解析服务。此种方案先向 INTERNET 运营商申请 ADSL 等宽带业务。      1)  中心公网固定IP:监控点 直接向中心固定 IP 发起连接。运行可靠稳定,推荐此种方案。(固定 IP 费用比较贵)      2)  中心公网动态 IP+DNS 解析服务:大部分 IP 都是动态的,而且费用相对便宜。 客户先与 DNS 服务商 联系开通动态域名,动态域 名解析软件网址如下:(可以先 申请免费的二级域名进行测试) 
花生壳域名解析 http://www.oray.net/mian
88IP 域名解析  http://www.88ip.com/ 

注意:监控点 先采用域名寻址方式连接 DNS 服务器,再由 DNS 服务器 找到中心公网动态 IP,建立连接。此种方 式可以大大节约公网固定 IP 的费用,但稳定性受制于 DNS服务器的稳定,所以要寻找可靠的 DNS 服务商。

B.专网方案
1、根据客 户内部网对网络安全的特殊要求,决定采用中国移动GPRS网络的专用APN形式入网:
通过一条2M专线接入移动公司GPRS网络,双方互 联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接,在移动 认证路由器与用户认证路由器之间建立加密隧道。
为客户分配专用的APN,普通用户不能进入该APN。只有GPRS专网卡才能进入该APN网络,防止其 他非法用户的进入。
用户在内部建立RADIUS服务器,作为内 部用户接入的远程认证服务器(或在APN路由器内,启用路 由器本地认证功能)。只有通 过认证的用户才允许接入,用以保 证用户内部安全。
用户在内部建立DHCP服务器(或在APN路由器内,启用DHCP功能),为通过 认证的用户分配用户内部地址。
端到端加密:移动终 端和服务器平台之间采用端到端加密,避免信 息在整个传输过程中可能的泄漏。
双方采 用防火墙进行隔离,并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。
2.APN业务流程
GPRS专网系 统终端上网登录服务器平台的流程为:
1)用户发出GPRS登录请求,请求中 包括由移动公司为GPRS专网系 统专门分配的专网APN;
2)根据请求中的APN,SGSN向DNS服务器发出查询请求,找到与 企业服务器平台连接的GGSN,并将用户请求通过GTP隧道封装送给GGSN;
3)GGSN将用户认证信息(包括手机号码、用户账号、密码等)通过专线送至Radius进行认证;
4)Radius认证服 务器看到手机号等认证信息,确认是 合法用户发来的请求,向DHCP服务器 请求分配用户地址;
5)Radius认证通过后,由Radius向GGSN发送携 带用户地址的确认信息;
6)用户得到了IP地址,就可以携带数据包,对GPRS专网系 统信息查询和业务处理平台进行访问。

第六部分 结束语
      以GPRS为基础 的无线数据系统有很广泛的应用,GPRS使互联 网进入无线领域,一直延伸到手掌上。除了支 持传统的互联网应用,GPRS也可使无线终端支持B2B、B2C的电子 商务和电子支付、股票交易、银行转帐等应用。GPRS同样可 以应用于公司内部网(INTRANET),基于IP的远程LAN接入,使无线终端成为LAN的延伸,几乎所 有低速率的数据传输服务都可以应用,如对电力系统自动化、工业监控、交通管理、气象、金融、环保监测、煤矿、油田、证券等 行业领域的应用。
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