數(shù)據(jù)通信在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的研究及應用

王義春（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司七臺河供電公司，黑龍江七臺河154600）

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數(shù)據(jù)通信在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的研究及應用

王義春
（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司七臺河供電公司，黑龍江七臺河154600）

摘要：遠程監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)控制領域中應用十分廣泛，它對提升工業(yè)控制的智能化和信息化有著十分重要的意義。以城市供熱企業(yè)的換熱站為研究載體，為實現(xiàn)其遠程監(jiān)控功能，結合當前的數(shù)據(jù)通信方式進行分析和研究，為實現(xiàn)具有自動控制功能的換熱站系統(tǒng)設計提供遠程通信方案。

關鍵詞：數(shù)據(jù)通信；遠程監(jiān)控系統(tǒng)；研究；應用

一般的熱力企業(yè)的換熱站存在布局分散、無人值守、監(jiān)控布線復雜、網(wǎng)絡自動管理水平不高等問題，上述因素直接造成監(jiān)管困難、經(jīng)營成本過高、人力物力浪費、工作效率低下。我市熱力企業(yè)為提升網(wǎng)絡管理水平、降低運營成本，對下屬的無人值守換熱站進行遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術改造。按照傳輸介質的種類進行劃分，數(shù)據(jù)通信可分為有線通信和無線通信兩種方式。結合熱力企業(yè)下屬的換熱站布局分散、實時控制和降低成本等因素的需求，在工程實施中，將無線通信作為主要通信方式。微波通信具有頻帶寬、容量大、靈活性強、費用合理等特點，也是目前無線通信中的主要通信方式。

1　基于GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 GPRS技術

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業(yè)務的簡稱。它是在GSM網(wǎng)絡基礎上發(fā)展的一種分組交換技術，采用端對端的分組傳輸和交換方式為移動用戶提供豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務。它具有“始終在線，始終連接”的特點，其數(shù)據(jù)傳輸速率高達171.2kbps，并能根據(jù)移動用戶需求動態(tài)分配資源，與傳統(tǒng)的電路交換相比，在費用方面更具優(yōu)勢。

1.2模塊劃分及功能設計

我市熱力企業(yè)在2008年對其直管換熱站進行第一次改造，完成了從人工現(xiàn)場控制管理到智能控制管理換熱站的硬件升級，并建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)按照“夠用能用能擴展”的原則進行設計，主要包括以下模塊：就地控制采集系統(tǒng)、中心控制監(jiān)控系統(tǒng)、GPRS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、遠程控制執(zhí)行模塊和應急處理系統(tǒng)。就地控制采集系統(tǒng)主要是由換熱站中的各路傳感器對現(xiàn)場的溫度、熱量、壓力、液位、流量等信息進行采集、編碼，并對進行A/D轉換做出分析、判斷和處理。中心控制監(jiān)控系統(tǒng)，是整個供熱系統(tǒng)運行調度和管理的中心，能夠完成數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)測控制。GPRS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是依托現(xiàn)有的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡為傳輸媒介，實現(xiàn)換熱站與控制中心的通信連接，能夠完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)控制及數(shù)據(jù)信息的傳遞與交換。遠程控制執(zhí)行模塊主要是完成中心控制室對就地換熱站的遠程控制，進行現(xiàn)場的流量、液位等控制設備的啟停操作。應急處理系統(tǒng)主要是利用操作控制平臺進行調節(jié)、調度等處理，比如在熱量不足或過剩等報警情況下進行應急處理。

1.3軟件系統(tǒng)設計

遠程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)由驅動程序和應用軟件組成。其中應用軟件具有收集、處理、存儲、管理和實時監(jiān)控等功能，能夠完成換熱站的現(xiàn)場處理、遠程數(shù)據(jù)傳輸、參數(shù)收集分析與處理等操作。考慮到應適應未來各種業(yè)務的發(fā)展需要，在進行GPRS網(wǎng)絡設計時，具有良好的適應性和可擴展性，為能夠承載更多業(yè)務搭建平臺，還應包含系統(tǒng)應用系統(tǒng)的遠程更新等更多功能，為此，基于GPRS網(wǎng)絡的軟件系統(tǒng)主要包括驅動程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、開關量輸入數(shù)據(jù)采集模塊、開關量輸出管理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、通信模塊、系統(tǒng)遠程更新模塊等模塊。

1.4應用總結

GPRS作為一種移動數(shù)據(jù)通信技術，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組的發(fā)送和接收，可為換熱站的遠程控制提供靈活可靠的網(wǎng)絡連接。從實際應用角度，GPRSDTU在建設費用、建設周期、運行成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性、實時性等方面都具有極大優(yōu)勢，同時，由于GPRS網(wǎng)絡本身包括GPRS骨干網(wǎng)、公眾移動數(shù)據(jù)IP網(wǎng)等多種組成部分，各種網(wǎng)絡的結構和安全要求各不相同，因此存在安全問題。在安全方面要綜合考慮，比如，接入方式的安全因素、計算機系統(tǒng)的安全因素、操作規(guī)程上的安全因素等。

2　基于VOIP技術的遠程監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 VOIP技術

VOIP（Voice Over IP）是IP網(wǎng)絡電話簡稱，是將語音集成在IP協(xié)議中，通過對語音信號進行數(shù)字化編碼、壓縮處理，轉換為IP數(shù)據(jù)包，使其在IP網(wǎng)絡完成

傳輸，從而實現(xiàn)利用IP網(wǎng)絡進行語音通信。VOIP技術可以將傳統(tǒng)企業(yè)PSTN語音業(yè)務與企業(yè)LAN數(shù)據(jù)業(yè)務進行合并，利用一個網(wǎng)絡實現(xiàn)語音與數(shù)據(jù)的融合傳遞。該技術可以在原有企業(yè)網(wǎng)絡基礎上升級改造，對增強企業(yè)LAN網(wǎng)絡擴展功能、豐富語音呼叫業(yè)務、提升網(wǎng)絡信息服務和降低企業(yè)運營成本都有極其重要意義。

2.2模塊劃分及功能設計

基于以上服務，將該系統(tǒng)按照功能劃分為以下模塊，即語音包處理模塊、市話網(wǎng)關處理模塊、協(xié)議轉換模塊和控制管理模塊。語音包處理模塊主要是通過數(shù)字信號處理芯片進行語音的編碼及解碼、噪聲檢測、回音處理和語音打包與拆包處理，從而達到保障語音通信的目的。市話網(wǎng)關處理模塊主要是指將原有傳統(tǒng)電話設備上的業(yè)務及增值業(yè)務（如來電顯示、企業(yè)彩鈴、呼叫等待等）作為電話信令，實現(xiàn)其在通信設備與網(wǎng)絡協(xié)議處理器之間的協(xié)議轉換。協(xié)議轉換模塊主要是對電話信令的相關信息進行處理和將信令信息轉換成特殊網(wǎng)絡對應的信令協(xié)議，實現(xiàn)信令在交換網(wǎng)絡中的傳輸，采用的協(xié)議標準主要有SIP協(xié)議、MGCP和H.323協(xié)議。控制管理模塊主要是實現(xiàn)VOIP的配置及維護，為語音管理提供接口服務。

2.3網(wǎng)絡結構

網(wǎng)絡結構主要有中心管理模塊、客戶端模塊和存儲模塊三部分。中心管理模塊是整個網(wǎng)絡的核心和控制中心，在結構設計中，包括用戶注冊管理、語音數(shù)據(jù)管理、協(xié)議轉換、接入認證、網(wǎng)絡融接、呼叫請求處理。

2.4應用總結

VOIP技術在換熱站遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，是將語音通信技術與數(shù)字通信技術進行融合的典型應用。它解決了利用IP通信網(wǎng)絡進行語音通信，拓展了服務功能，在實際應用中有很多優(yōu)勢。比如，在原有網(wǎng)絡基礎上提供語音增值業(yè)務，提高網(wǎng)絡帶寬的利用率。

參考文獻：

［1］黨力.無線數(shù)據(jù)通信在遠程監(jiān)控中的應用［J］.石油化工自動化，2014，（03）：119- 120.

［2］李岷，李振玉.關于無線數(shù)據(jù)通信［J］.北方交通大學學報，2014，（01）：82- 83.

中圖分類號：TP277

文獻標志碼：A

文章編號：1674- 8646（2016）02- 0076- 02

收稿日期：2015- 12- 08