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• 關鍵詞：                                                                燃氣管網監測系統                                                                工業以太網                                                                無線通訊

• 摘要：對燃氣公司來說，實時監測燃氣管網的溫度、壓力、流量等信息是杜絕安全隱患的必要手段，相較于早期的數據傳輸手段（如：數字電臺、有線光纜），使用遠程數據采集設備（DTU）+運營商網絡的監測方式，顯然在節約成本、提高管網安全性方面更具有優勢。

   一、方案背景

   對燃氣公司來說，實時監測燃氣管網的溫度、壓力、流量等信息是杜絕安全隱患的必要手段，相較于早期的數據傳輸手段（如：數字電臺、有線光纜），使用遠程數據采集設備（DTU）+運營商網絡的監測方式，顯然在節約成本、提高管網安全性方面更具有優勢。

   利用運營商網絡，燃氣公司可以將分散在各地的管網監測站點的信息實時傳送到監控中心，形成以監控中心為核心輻射整個管網的分布式監控網絡，使在線監測不存在盲區。并可以通過GSM網絡即時的將報警信息以短信的方式通知相關操作人員，讓他們隨時掌握第一手安全信息，將安全隱患撲滅在萌芽狀態。

   二、系統組成

   燃氣管網監測系統分為三個部分：監控中心、數據傳輸終端、終端數據采集器。

   監控中心包括WEB服務器、數據服務器以及PC等，監控平臺可以24小時不間斷采集現場實時數據，動態顯示現場各個監控站點變化的數據，自動形成報表以及數據出現異常時自動發送短信報警,外勤人員可以通過Internet訪問監控平臺實時查看相應數據等。

   終端數據采集器包括燃氣流量計、壓力變送器、溫度變送器等，采集燃氣管道流量、壓力、溫度等數據發送給DTU，然后通過運營商網絡傳輸到監控中心。

   網絡傳輸設備：鑒于采集器的接口和設備的工作環境等多種情況的要求，我們選擇廈門四信通訊有限公司的F2X14系列 DTU作為采集和傳輸設備，通過網絡進行傳輸，實現監控中心對燃氣管網的無線遠程監控。這里采用F2114（GPRS DTU）做數據傳輸終端，F2114是一種物聯網無線數據傳輸終端，使用運營商網絡為用戶提供無線長距離數據傳輸,支持GPRS網絡，同時支持RS232和RS485（或RS422）接口，實現透明數據傳輸；低功耗設計，最低功耗小于1mA；提供5路I/0,可實現數字量輸入和輸出、脈沖輸出、模擬量輸入、脈沖計數等功能。

   三、系統拓撲

   終端設備和監控中心通信有兩種方式，一種是使用運營商公網，另一種是使用APN/VPDN專網。

   3.1公網方案

   網絡拓撲：

   監控中心用一個服務器組作為中心接收，中心采用ADSL等Internet公網連接，采用公網固定IP或者公網動態IP+DNS解析服務。

   1）中心公網固定IP：監控點直接向中心固定IP發起連接，運行可靠穩定。

   2）中心網公網動態IP+DNS解析服務：監控點先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再有DNS服務器連接到公網動態IP，建立連接。這種方式優勢在于可以大大節約公網固定IP地址的費用，缺點是穩定性受制于DNS服務器的解析速度和解析正確性。

   3.2 專網方式

   網絡拓撲：

   VPDN/APN專線又稱為虛擬專用撥號網，是VPN業務的一種，是基于撥號用戶的虛擬專用撥號網業務。即以撥號接入方式上網，是利用IP網絡的承載功能結合相應的認證和授權機制建立起來的安全的虛擬專用網，是近年來隨著Internet的發展而迅速發展起來的一種技術。根據運營商分類，電信是VPDN專線，移動、聯通是APN專線。

   監控中心通過一條APN專線接入移動公司GRPS網絡，F2114采用運營商專網卡，雙方都是私有固定IP地址，處于同一個局域網內。數據傳輸終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中泄露。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。此種方案無論實時行，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點較多、實時性要求較高的應用環境，是在資金允許的情況下之最佳組網方式。

   四、方案特點

  4.1、穩定性：采用工業級高性能處理器，能夠經受長期的惡劣環境考驗，保證通信的順暢性；可靠的網絡連接，有設備重撥功能，能夠確保設備永遠在線。

  4.2、成本低：采用的是無線數據傳輸終端，使用運營商的GPRS網絡，無需進行網絡布線，設備安裝靈活，不受地理環境影響，單點設備價格便宜，減少布線問題降低成本。

  4.3、靈活性和擴展性：采用標準的通信協議；同個時要求便于安裝施工、調試、運行、維護。

  4.4、監控范圍廣：由于燃氣管網監控數量較多，部分燃氣采集點可能位于偏僻地區。此方案采用的是覆蓋廣泛的GPRS網絡，基本不存在盲區，可實現大范圍的在線監控，可以滿足燃氣管網監測系統對覆蓋范圍的要求。

  4.5、及時性：當數據出現異常等情況，能夠及時通過GSM網絡向負責人手機發送短信告警，避免安全隱患。