一、概述

　　隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)尤其是地震高發(fā)地區(qū)越來越多，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和及時(shí)傳輸是監(jiān)測(cè)網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的保證，要求計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須能夠在較低費(fèi)用的前提下提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息。在使用的過程中，傳統(tǒng)有線、部分監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足之處逐漸凸顯出來。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)，不能保證實(shí)時(shí)性;采用無線電臺(tái)，解決誤碼率和波特率的矛盾尤其抗干擾是一個(gè)令人頭疼的問題;采用專線電路，不可能對(duì)所有大面積分散的數(shù)據(jù)采集子站進(jìn)行專線鋪設(shè)，更不能承擔(dān)高昂的運(yùn)行費(fèi)用。

　　針對(duì)這些問題，通過采用成熟的GPRS/CDMA無線數(shù)傳設(shè)備(GPRS/CDMA DTU)，依托穩(wěn)定、可靠的GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)、準(zhǔn)確的前提下，將監(jiān)測(cè)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也降低到了;同時(shí)通信鏈路是由專業(yè)的運(yùn)營(yíng)商來維護(hù)，這就避免了用戶在使用監(jiān)控系統(tǒng)的同時(shí)，還需要耗費(fèi)很大精力去維護(hù)通信線路等問題;節(jié)約了用戶的初期建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

　　GPRS/CDMA無線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：

　　1、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力：與短消息服務(wù)比較，由于GPRS/CDMA具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取、處理多個(gè)/所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無需輪巡就可以同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)鐘可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。

　　2、遠(yuǎn)程儀器設(shè)備可雙向通信：由于采用GPRS/CDMA雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開關(guān)以及其他監(jiān)測(cè)、控制等功能。

　　3、建設(shè)成本低：可充分利用現(xiàn)有GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備安裝即接通，而采用超短波通信時(shí)需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，還需要配備天線鐵架等附屬設(shè)備。

　　4、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短：利用現(xiàn)有成熟GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)基本不需要調(diào)試，安裝簡(jiǎn)捷。

　　5、覆蓋范圍廣：構(gòu)建無人值守地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。 由于監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全市范圍內(nèi)，部分監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里;而采用GPRS/CDMA方式，在無線GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

　　6、數(shù)據(jù)傳輸速率高：GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171。2/372kbit/s，實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率在40-80Kbps左右，而目前一般的超短波數(shù)傳電臺(tái)傳送速率多為2。4kbit/s或更低。

　　7、系統(tǒng)的傳輸容量大：監(jiān)控中心站要和每一個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS/CDMA技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

　　8、通信費(fèi)用低，可按時(shí)長(zhǎng)和流量進(jìn)行收費(fèi)。

　　9、系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)易于擴(kuò)展，可連接各種基于485，232 ，或者USB的設(shè)備可連接所有的中泰RM，USB ，EM系列的產(chǎn)品。

三，系統(tǒng)組織：

　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由中心站、無線通訊部分和監(jiān)測(cè)站組成，中心站主要負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理，監(jiān)測(cè)站采用RTU模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、控制，通訊部分采用GPRS/CDMA DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

　　1、監(jiān)測(cè)站

　　監(jiān)測(cè)站利用中泰USB-7660模塊對(duì)監(jiān)測(cè)站的溫度傳感器、壓力傳感器、電流傳感器、數(shù)據(jù)啟停采集及處理，USB-7660作為一個(gè)RTU設(shè)備通過RS232/RS485串口和GPRS/CDMA DTU連接。采集到的數(shù)據(jù)USB-7660通過RS232/ RS485串口傳送給GPRS/CDMA DTU然后再通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)傳送到中心站，同時(shí)接受中心站傳來的命令對(duì)采集壓力傳感器等進(jìn)行采集。該系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，操作人員在主站可以看到監(jiān)測(cè)站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并對(duì)監(jiān)測(cè)站采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)站無人值守。

　　每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要安裝一個(gè)監(jiān)測(cè)箱，監(jiān)測(cè)箱要求合乎IPC55防護(hù)等級(jí)要求。在監(jiān)測(cè)箱內(nèi)安裝1臺(tái)或者多臺(tái)RTU(USB7660模塊)和一臺(tái)GPRS/CDMA DTU，采用5V供電。箱內(nèi)配一個(gè)220V/24VD或者12V的開關(guān)電源，給模塊和GPRS/CDMA DTU、傳感器器供電。

　　◆GPRS/CDMA DTU采用CG-12或CC-12型號(hào)。

　　◆溫度變送器選用PT100的溫度變送器，輸入為3線制，輸出為2線制。

　　◆壓力傳感選用4線制的設(shè)備，由24V供電。

　　USB-7660-G RTU 設(shè)備一分鐘采集8個(gè)通道的壓力值或者預(yù)應(yīng)力傳感器的電壓值(±5V)并保存在USB-7660-G RTU 的設(shè)備內(nèi)，保存時(shí)間三天。

　　2、無線數(shù)據(jù)通訊部分

　　無線數(shù)據(jù)通訊部分主要是借助GPRS/CDMA DTU通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)通訊工作。

　　DTU是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal unit)，可以理解為下位GPRS/CDMA發(fā)射終端，在進(jìn)行通信時(shí)，在它的作用下對(duì)所傳信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗(yàn)。

　　GPRS/CDMA DTU全稱GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸單元，在國(guó)內(nèi)目前實(shí)際上對(duì)GPRS/CDMA DTU具有更加明確的約定：GPRS /CDMA DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過GPRS /CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS/CDMA無線設(shè)備。

　　GPRS/CDMA DTU功能及特點(diǎn)

　　◆內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧

　　GPRS/CDMA DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號(hào)協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS/CDMA MODEM的結(jié)合;它具備GPRS/CDMA撥號(hào)上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。

　　◆提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能

　　GPRS/CDMA DTU提供了串行通信接口，包括RS232，RS485，RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS/CDMA DTU在設(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成"透明轉(zhuǎn)換"的方式，也就是說GPRS/CDMA DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，而不需要改變?cè)械臄?shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此，GPRS/CDMA DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接，而且不需要對(duì)用戶設(shè)備作改動(dòng)。

　　◆支持自動(dòng)心跳，保持在線

　　GPRS/CDMA通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS/CDMA終端設(shè)備在線，因此典型的GPRS/CDMA DTU在設(shè)計(jì)上都支持在線功能，這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號(hào)、采用心跳包保持在線(當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開)、支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴?hào)等特點(diǎn)。

　　◆支持參數(shù)配置，保存

　　GPRS/CDMA DTU作為一種通信設(shè)備，其應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號(hào)，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS/CDMA DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的存儲(chǔ)器件內(nèi)(一般為FLASH或EEPROM等)。一旦上電，就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。

　　◆支持用戶串口參數(shù)設(shè)置

　　不同用戶設(shè)備的串口參數(shù)有所不同，DTU連接用戶設(shè)備的串口時(shí)，要根據(jù)用戶設(shè)備串口的實(shí)際參數(shù)對(duì)DTU端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，保證用戶設(shè)備的正常通信和可靠數(shù)據(jù)傳輸。

　　◆符合工業(yè)化設(shè)計(jì)適應(yīng)惡劣環(huán)境能力更強(qiáng)

　　◆ RS232 串口速率高達(dá)230400 bps

　　◆ 支持RS232 三線標(biāo)準(zhǔn)或九線標(biāo)準(zhǔn)

　　◆ 內(nèi)置TCP/IP 協(xié)議棧，支持TCP/UDP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

　　◆ 數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線

　　◆ 掉線自動(dòng)重?fù)芄δ?/span>

　　◆ 通過超級(jí)終端類似于AT 指令方式或?qū)Ｓ迷O(shè)置程序來設(shè)置通信參數(shù)

　　◆ 設(shè)備之間透明傳輸/非通明傳輸

　　◆ 支持靜態(tài)IP 或域名方式連接遠(yuǎn)程主機(jī)

　　◆ 供電：+5V，可根據(jù)客戶需要提供寬電壓產(chǎn)品+5V~+40V

　　◆ 耗電：待機(jī)狀態(tài)230~330mA;上網(wǎng)狀態(tài)450~460mA;傳輸狀態(tài)460~470mA

　　◆ 工作溫度：-40℃ ~ +70℃

　　◆ 儲(chǔ)存溫度：-50℃ ~ +85℃

　　◆ 支持RS232/RS485/RS422串口進(jìn)行通訊

　　3、監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心主站采用PC計(jì)算機(jī)，連接互聯(lián)網(wǎng)或無線專網(wǎng)，主站向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收從站發(fā)來的數(shù)據(jù)。主站接收從站傳來的各自信號(hào)，處理后顯示輸出，如果有異常情況發(fā)生，可進(jìn)行聲音報(bào)警，提醒操作人員采取措施，防止事故發(fā)生。系統(tǒng)有在線組態(tài)功能，根據(jù)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀況，自動(dòng)對(duì)各從機(jī)在線組態(tài)，控制整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。主機(jī)可自動(dòng)生成各種報(bào)表，并設(shè)有值班檢查功能及定時(shí)打印、隨機(jī)打印功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化管理。

　　監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)軟件采用通用編程工具開發(fā)，具有靈活性好、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以對(duì)采集來的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、保存、入庫(kù)，制作輸出報(bào)表、繪出各種曲線，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程抄表、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化管理功能。界面友好、操作簡(jiǎn)單方便，真正實(shí)現(xiàn)了高效率和辦公自動(dòng)化?？赏瑫r(shí)兼容多個(gè)二次儀表廠家的通信協(xié)議，也可根據(jù)用戶的要求增加用戶自己的通信協(xié)議。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)使網(wǎng)絡(luò)化管理變得簡(jiǎn)單易行。對(duì)于傳輸過程中通訊協(xié)議可以調(diào)用動(dòng)態(tài)庫(kù)。

　　四、安全措施

　　數(shù)據(jù)中心可通過到中國(guó)電信CDMA網(wǎng)中數(shù)據(jù)網(wǎng)(VPDN)接入，采用VPDN方式成本比較低，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。網(wǎng)中數(shù)據(jù)網(wǎng)(VPDN)業(yè)務(wù)提供方案如下圖所示。