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我國北方地區冬季供暖普遍采用集中供熱方式。通常一個(gè)城市有幾個(gè)區域供熱網(wǎng)，一個(gè)區域供熱網(wǎng)包含有幾十個(gè)到上百個(gè)換熱站。為了使熱網(wǎng)盡可能地在最佳工況下穩定運行，熱網(wǎng)監控系統需要將各換熱站的運行數據傳送給調度中心，以便調度人員隨時(shí)了解各換熱站的工作狀況和有關(guān)信息，實(shí)現全網(wǎng)的熱能統一調配。
    熱網(wǎng)的特點(diǎn)是點(diǎn)多面廣，距離較遠，現場(chǎng)情況千差萬(wàn)別。因此，我國多數城市的熱網(wǎng)監控系統都沒(méi)有專(zhuān)門(mén)鋪設通信線(xiàn)路，而是采用數傳電臺或電話(huà)線(xiàn)撥號上網(wǎng)【1-3】。采用數傳電臺作通信設備，需要向無(wú)線(xiàn)電管委會(huì )申請專(zhuān)用頻點(diǎn)，易受風(fēng)雨雷電的影響，需要人工巡查維護，并且由于體積大和發(fā)射功率大，易對儀表運行造成干擾。利用電話(huà)線(xiàn)撥號上網(wǎng)方式，雖然安裝費用低，但運行期間電話(huà)費很高，速度不穩定，也無(wú)法很好的滿(mǎn)足系統需要。
    針對上述兩種通信方式存在的不足，本文采用GPRS無(wú)線(xiàn)通信方式予以解決。GPRS是在現有GSM系統上發(fā)展的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶(hù)提供分組形式的數據業(yè)務(wù)【4】�，F有的基站子系統(BSS)可以提供全面的GPRS覆蓋。GPRS網(wǎng)絡(luò )具有如下特點(diǎn)【5】：永遠在線(xiàn)、按流量計費、高速傳輸、組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活、維護便捷、使用安全。因此，使用GPRS構建熱網(wǎng)監控系統，可以充分彌補現有通信方式的不足。

熱網(wǎng)監控系統由換熱站現場(chǎng)測控設備、GPRS通訊終端和調度中心組成。系統的拓撲結構如圖1所示。
王先生 13681285841

監控系統的工作過(guò)程一般分為以下幾個(gè)步驟：
    (1) 現場(chǎng)測控設備實(shí)時(shí)采集熱網(wǎng)運行數據，對數據進(jìn)行處理、分析，根據分析結果對換熱站設備的運行狀態(tài)進(jìn)行調節；
    (2) 響應GPRS通訊終端的數據發(fā)送請求，將采集處理后的數據上傳給通訊終端。通訊終端將數據打成IP包，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)Internet發(fā)送至調度中心；
    (3) 調度中心軟件將IP包解包，還原數據，并根據熱網(wǎng)總體運行情況實(shí)現遠程監控。
本文主要設計通訊終端和調度中心兩部分。設計的主要內容包括終端硬件電路設計、TCP/IP協(xié)議處理、終端與調度中心的互聯(lián)、調度中心的網(wǎng)絡(luò )接入與功能實(shí)現等。
3  GPRS通訊終端
3.1   硬件
王先生  13681285841
GPRS無(wú)線(xiàn)數傳（GPRS  DTU）是以GPRS網(wǎng)絡(luò )為通信平臺，提供標準的RS-232/485/TTL接口，按照工業(yè)標準設計，可直接與RTU、PLC、智能儀表、單片機控制器等各種工業(yè)現場(chǎng)的下位機設備連接�？梢宰尮�業(yè)用的RS232/RS485串口設備的串口通信立即轉換為GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信的雙向轉換數據傳輸設備。
CG-12為用戶(hù)提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線(xiàn)，多種協(xié)議轉換的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數據觸發(fā)上線(xiàn)以及超時(shí)自動(dòng)斷線(xiàn)的功能。同時(shí)也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。CG-12符合工業(yè)級標準，優(yōu)化電磁兼容性設計，具有超強的可靠性。
GPRS DTU產(chǎn)品又可稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)數傳終端、無(wú)線(xiàn)數傳模塊、GPRS數傳終端、GPRS IP MODEM、GPRS數傳模塊、GPRS模塊等，CG-12 GPRS DTU內嵌PPP、TCP/IP、UDP等多種協(xié)議，可實(shí)現用戶(hù)設備到數據中心遠程透明數據通信；提供專(zhuān)業(yè)工業(yè)級產(chǎn)品接口，與用戶(hù)設備即插即用，安裝簡(jiǎn)單、使用方便。
用戶(hù)不用知道復雜的GPRS通訊原理和TCP/UDP協(xié)議，不用更改程序即可實(shí)現原有串口設備的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接，設備通過(guò)串口輕松實(shí)現GPRS網(wǎng)絡(luò )和Internet接入，節省您寶貴的時(shí)間和已有投資，可用于長(cháng)距離通信或控制。
3.2   終端軟件設計
    終端軟件設計采用在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統 下編程的方法，軟件結構主要包括以下幾個(gè)功能模塊：終端初始化模塊、GPRS通信初始化模塊、TCP/IP協(xié)議處理模塊和應用程序模塊等。
    為了節省費用，通信終端采用了動(dòng)態(tài)IP地址分配方式，即終端每次上電后GPRS網(wǎng)絡(luò )為其分配動(dòng)態(tài)IP地址和端口號，終端將此動(dòng)態(tài)IP地址和端口號發(fā)給調度中心，以便于調度中心訪(fǎng)問(wèn)。終端需要定時(shí)向調度中心注冊，以維持先前動(dòng)態(tài)分配的IP地址和端口號。
通訊終端的工作流程如圖3所示。


圖3  通訊終端軟件流程


    終端上電或復位后，首先等待參數配置命令，如果收到配置命令，則進(jìn)入配置狀態(tài)；否則，讀取片內用戶(hù)Flash中保存的配置信息。接著(zhù)通過(guò)串口向GPRS無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送相應的AT指令，GPRS終端開(kāi)始進(jìn)行撥號和PPP協(xié)商過(guò)程。當PPP協(xié)商成功，無(wú)線(xiàn)模塊登錄網(wǎng)絡(luò )成功后，系統通過(guò)加載PPP/TCP/UDP/IP等協(xié)議，同中心建立起Socket連接，數據的雙向傳輸通道建立，系統進(jìn)入發(fā)送接收用戶(hù)數據、監測上報故障和定時(shí)向中心注冊的循環(huán)狀態(tài)。
4  調度中心設計
    調度中心的主要功能是：接收各換熱站通訊終端發(fā)來(lái)的數據，并對數據進(jìn)行分析處理；保存各終端的動(dòng)態(tài)IP地址，監視各終端的狀態(tài)；維護熱網(wǎng)數據庫，提供用戶(hù)數據查詢(xún)、打印報表；實(shí)現調度與遠程控制等。
    這些主要功能由軟件實(shí)現，使用了VB6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。軟件設計主要包括6個(gè)相對獨立的功能模塊：實(shí)時(shí)監測模塊、數據分析模塊、數據庫管理模塊、遠程控制模塊、參數設置模塊、換熱站自動(dòng)上傳報警信號處理模塊，如圖4所示。
    調度中心有以下幾種組網(wǎng)方式：光纖專(zhuān)線(xiàn)方式；ADSL方式，中心需要申請一個(gè)固定的IP地址，或使用動(dòng)態(tài)IP地址+域名；GPRS MODEM方式，使用SIM卡綁定固定IP地址的方式。本系統采用ADSL+固定IP地址的接入方式。在對GPRS 通訊終端進(jìn)行配置時(shí)，寫(xiě)入這個(gè)固定的IP地址，這樣終端一開(kāi)機就能自動(dòng)與調度中心進(jìn)行通信。調度中心數據收發(fā)的流程如圖5所示。

圖4  調度中心軟件功能

圖5  調度中心數據收發(fā)流程圖
5  結束語(yǔ)
    城市集中供熱行業(yè)中，利用計算機技術(shù)監控熱網(wǎng)的運行可實(shí)現能源的充分利用，減小環(huán)境污染。同數傳電臺相比，利用GPRS網(wǎng)絡(luò )傳輸數據可靠性高，在建設成本和維護成本上都有很大的優(yōu)勢，對于供熱企業(yè)提高工作效率和生產(chǎn)管理水平、保證供熱質(zhì)量和熱網(wǎng)的安全穩定運行具有重大的現實(shí)意義和廣泛的應用價(jià)值。隨著(zhù)GPRS網(wǎng)絡(luò )的完善和費用的進(jìn)一步降低，基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的熱網(wǎng)遠程監控系統將得到更廣泛的應用。