東輝智能儀表無線（GPRS）數(shù)傳解決方案
1. 概述
隨著社會的發(fā)展，各種工控現(xiàn)場或管網(wǎng)測量點數(shù)據(jù)越來越多，這些數(shù)據(jù)的采集和及時傳輸是工控現(xiàn)場或管網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運行的保證，要求計算機監(jiān)測系統(tǒng)須***能夠在較低費用的前提下提供及時、準確的信息。然而，在使用的過程中，傳統(tǒng)有線、無線的監(jiān)測系統(tǒng)的不足之處逐漸凸現(xiàn)出來。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)，不能保證實時性；采用無線電臺，解決誤碼率和波特率的矛盾尤其抗干擾是一個令人頭疼的問題；采用專線電路，不可能對所有大面積分散的數(shù)據(jù)采集子站進行專線鋪設，更不能承擔高昂的運行費用。
針對這些問題，采用xj****成熟的GPRS 無線模塊為遠程數(shù)傳模塊，依托穩(wěn)定、可靠的中國移動GPRS網(wǎng)絡，在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r、準確、穩(wěn)定的前提下，將系統(tǒng)運行費用也降低到了***低；節(jié)約了用戶的初期建設投資和運行維護費用。
GPRS網(wǎng)絡簡介
中國移動自2002年5月18日始正式商用GPRS網(wǎng)絡，和手機信號一樣，地區(qū)的覆蓋率超過90%，GPRS信號達到了無盲區(qū)覆蓋。
GPRS網(wǎng)絡快捷登錄，實時在線，按流量計費，高速傳輸，理論帶寬可達171.2Kb/s，實際應用帶寬大約在40-100Kb/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢茫?/p>
基于GPRS網(wǎng)絡的東輝智能儀表無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
系統(tǒng)簡介
該系統(tǒng)是集計算機技術、無線通信技術及數(shù)據(jù)采集技術于一體的綜合系統(tǒng)，通過東輝智能儀表，獲取各終端的傳感器數(shù)據(jù)，通過RS－485總線將數(shù)據(jù)傳給GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元（也稱DTU），DTU內(nèi)置SIM手機卡并開通GPRS功能，手續(xù)可到當?shù)匾苿庸巨k理（一般包月20元50M流量），DTU須***首先配置好各項參數(shù)包括數(shù)據(jù)處理中心的域名、網(wǎng)址或IP地址以及RS－485接口速率等參數(shù)，將DTU接入中國移動GPRS無線網(wǎng)絡，中國移動GPRS網(wǎng)絡與Internet互聯(lián)網(wǎng)是無縫連接的；數(shù)據(jù)處理中心可以通過各種方式（專線，無線，撥號上網(wǎng)，ADSL等）也接入Internet互聯(lián)網(wǎng)，經(jīng)濟的方法一般是ADSL接入，動態(tài)獲得公網(wǎng)IP地址，也可為數(shù)據(jù)中心申請固定域名，在DTU中設置數(shù)據(jù)中心的域名，通過域名解析方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，與現(xiàn)場采集點 DTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并通過查詢或直接實時接收獲得傳感器終端數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，以圖表形式顯示，或做成WWW服務器，可供用戶通過網(wǎng)頁方式在各地互聯(lián)網(wǎng)通過WINDOWS瀏覽器查詢訪問數(shù)據(jù)，同時也可將報警等信息通過GPRS無線MODEM以短信形式發(fā)給手機，實現(xiàn)對各采集點終端的全面監(jiān)控。
基于GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結構
圖二：基于GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結構示意圖
對于數(shù)據(jù)處理中心原有的RS－232串口接入處理系統(tǒng)，可以通過虛擬串口軟件，將互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)模擬成一個串口數(shù)據(jù)，終端采集的數(shù)據(jù)就可經(jīng)過GPRS無線DTU通過這個虛擬串口和原有系統(tǒng)進行透明傳輸無縫銜接。數(shù)據(jù)處理中心如果沒有固定公網(wǎng)IP，可到域名服務商那里申請免費或收費的固定域名，并運行域名客戶端軟件（比如：花生殼之類），再在接入路由器上做個端口映射，就可解決沒有固定公網(wǎng)IP的問題。
基于GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)特點
(1) 透明數(shù)據(jù)傳輸：GPRS DTU直接提供RS232或RS485接口，使用簡單、方便，為用戶的數(shù)據(jù)設備提供透明傳輸通道。
(2) 無需后臺計算機支持：普通GPRS Modem通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網(wǎng)，利用PC機的資源進行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，GPRS DTU內(nèi)置自動網(wǎng)絡連接和協(xié)議處理模塊，無需后臺計算機支持。
(3) 支持點對點、點對多點、雙向?qū)崟r數(shù)據(jù)傳輸：GPRS DTU可以實現(xiàn)點～點、點～多點、中心～多點的對等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時延一般小于1秒。
(4) ******在線：GPRS DTU一開機就能自動登錄到GPRS 網(wǎng)絡上，并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設備的數(shù)據(jù)。
(5) 按流量計費：GPRS DTU一直在線，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時不收費用。
(6) 高速傳輸：GPRS 網(wǎng)絡的傳輸速度***快將達到160Kbps，速率的高低可以由中******法移動進行網(wǎng)絡設置，根據(jù)中國移動的網(wǎng)絡情況，目前可提供40~80Kbps的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸。
GPRS計費方式
借助移動智能計費平臺，GPRS可實現(xiàn)靈活的計費方式：
1、按信息傳輸流量
2、按包月形式計費
用戶可根據(jù)每月每終端所需采集的數(shù)據(jù)量，選擇合適的計費方式。按照信息產(chǎn)業(yè)部相關資費的規(guī)定，以上兩種計費方式的具體費用對行業(yè)用戶是相對優(yōu)惠的。
實例：采用宏電GPRS無線DTU進行數(shù)傳的解決方案
DTU采用深圳宏電科技公司的無線數(shù)傳模塊H1118S，首先對DTU進行設置，步驟如下：
(一) 對DTU進行設置
將DTU和PC用RS－232電纜連接起來，進入WIMDOWS的超級終端，并將串口速率設為57600，無校驗，8位數(shù)據(jù)，無流控；一直按住”空格”鍵，給DTU上電，直到DTU出現(xiàn)歡迎信息，然后按”C”鍵就可以進入配置菜單。
DTU配置列表:
1 移動服務中心設置(MSC)
2 終端單元設置
3 網(wǎng)絡通道設置
4 用戶串口設置
5 特殊選項設置
6 DTU配置密碼設置
7 出廠默認設置
R 返回
? 移動服務中心的設置按照出廠默認設置。
? 終端單元設置項里面只要設置DTU身份識別碼也就是DTU的標識，長度11位，一般采用DTU的SIM卡號碼，其余均按默認設置。
? 網(wǎng)絡通道設置：在總列表按3進入本設置，將出現(xiàn)下面的選項：
網(wǎng)絡通道設置:
1 通道1
2 通道2
3 通道3
4 通道4
5 通道工作模式
6 TCP保活時間間隔
7 DNS IP地址
8 PPP保活時間間隔
R 返回
DTU支持***多同時開4個網(wǎng)絡通道(UDP/TCP)，或者開1個短信通道。
通道工作模式、TCP保活時間間隔、DNS IP地址使用于所有的通道，只用設置一次。這里先講這幾項，然后再講通道單獨的配置。
1. 通道工作模式
使用條件：啟用TDP協(xié)議=0
本版本的DTU支持單通道、主備通道、多通道三種工作方式。
單通道，指的是DTU只打開通道1。
主備通道，指的是DTU將通道1作為主，通道2作為備通道。DTU每次重新?lián)芴柡螅紫却蜷_主通道，如果主通道異常關閉，將轉(zhuǎn)向備通道，如果備通道異常關閉，又將轉(zhuǎn)向主通道。
多通道，指的是DTU每次撥號都將全部4個通道打開，條件是這些通道須***配置有固定IP或域名。當用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時，將同時向這幾個通道發(fā)送。這種方式可以配合（通道->高級->控制級別）來靈活使用。
多通道方式不支持短信通道。
取值范圍0～2，默認0
2. TCP保活時間間隔
使用條件：通道->連網(wǎng)方式=1
用來維持TCP鏈路。當?shù)竭_這個時間間隔時，DTU會發(fā)送一個TCP保活探測包，如果DSC的TCP服務還活著，將返回一個確認，如果在指定時間不返回，DTU會重發(fā)5次，然后關閉TCP連接。
單位分鐘，取值范圍0～120，默認5。0表示不啟用TCP保活探測。
3. PPP保活時間間隔
使用條件：使用UDP或TCP通道
用來維持PPP鏈路。當?shù)竭_這個時間間隔時，DTU會發(fā)送一個PPP保活探測包，如果PPP鏈路保持正常(另外服務器也要支持)，將返回一個確認，如果在指定時間不返回，DTU會重發(fā)5次，然后關閉PPP連接。
單位分鐘，取值范圍0，3～65535，默認0。0表示不啟用PPP保活探測。
4. DNS IP地址
使用條件：無
用來指定域名解釋服務器地址。
下面講述通道單獨的配置，由于每個通道的配置內(nèi)容都是一致的，所以以通道1為例進行說明。
按“1”后進入通道1的配置，將出現(xiàn)下面的選項：
通道1設置:
1 DSC IP地址
2 DSC 域名
3 DSC通訊端口
4 本地通訊端口
5 連網(wǎng)方式
6 高級(自定義設置)
R 返回
1. DSC IP地址
使用條件：無
對于短信通道無效。
DSC的固定IP地址。
2. DSC域名
使用條件：無
對于短信通道無效。
DSC的域名。
3. DSC通訊端口
使用條件：無
對于短信通道無效。
DSC的端口。
4. 本地通訊端口
使用條件：無
對于短信通道無效。
DTU的端口。
5. 連網(wǎng)方式
使用條件：無
與DSC連接的方式，0表示UDP，1表示TCP，2表示短信，3表示AT通道，4表示TCP服務通道。
取值范圍0～4，默認0
6. 高級
高級選項有多個，下面是其列表：
通道1高級設置:
1 啟用DDP協(xié)議
2 在線報告時間間隔
3 網(wǎng)絡檢測時間間隔
4 ***大登錄DSC次數(shù)
5 ***大網(wǎng)絡檢測次數(shù)
6 控制級別
7 重連接時間間隔
8 DSC身份識別碼
R 返回
1～7項均按出廠默認配置，主要是第八項：DSC身份識別碼
該選項在兩種情況下使用，第一是呼叫DSC，第二是短信或電路通道使用。
使用在呼叫DSC時：此時須***特殊選項設置->終端類型=2，DTU將等待這個號碼的DSC呼叫觸發(fā)上線。如果沒有配置IP和域名，DTU還將使用該號碼呼叫DSC，來獲取IP(此時DSC須***使用短信呼叫DTU，該短信須***使用宏電公司的短信呼叫的內(nèi)容格式)。
使用在短信或電路通道時：DTU將向這個號碼發(fā)送或接收短信數(shù)據(jù)，或進行電路撥號。
對于短信通道，這個值必填，并且須***是完整的手機號碼(11位長度)，否則無法收發(fā)短信。
7. 用戶串口設置：按照用戶RS232或RS485串口設置各項參數(shù)，如果是RS485接口，流控按照半雙工設置。
? 特殊選項設置
在總列表按5進入本設置，將出現(xiàn)下面的選項：
特殊選項設置列表:
1 終端類型
2 呼叫類型
3 呼叫時間間隔
4 空閑下線時間間隔
5 空閑下線模式 R 返回
1. 終端類型
使用條件：啟用TDP協(xié)議=0
終端類型有三種：一直在線、觸發(fā)上線、DSC數(shù)據(jù)回環(huán)。
一直在線：DTU一啟動就開始撥號，然后和DSC建立連接，如果中間出現(xiàn)異常斷開，會很快重新連接。
觸發(fā)上線：DTU啟動后并不上線，而是等待TE的數(shù)據(jù)、DSC的呼叫才上線。
DSC數(shù)據(jù)回環(huán)：DTU一啟動就開始撥號，然后和DSC建立連接，此時DSC向DTU發(fā)送的數(shù)據(jù)將被回送給DSC，而不傳給TE。此種方式一般用做測試。
5 一直在線，2 觸發(fā)上線， 9 DSC數(shù)據(jù)回環(huán)。默認5
2. 呼叫類型
使用條件：啟用TDP協(xié)議=0，終端類型=2，配置了(通道->DSC身份識別碼)
呼叫類型是指：當DTU收到TE的數(shù)據(jù)，需要上線，但是其通道沒有配置固定IP和域名因此將向DSC發(fā)起呼叫，要求DSC發(fā)送IP過來。
如果呼叫失敗后將重試(由呼叫時間間隔決定)，或不再重試而丟棄數(shù)據(jù)。
0 短信， 1 電話。默認0
3. 呼叫時間間隔
使用條件：啟用TDP協(xié)議=0，終端類型=2，配置了(通道->DSC身份識別碼)
本選項設置每次呼叫之間的時間間隔。
單位秒，取值范圍0、10～65535，0表示只呼叫一次，默認0
4. 空閑下線時間間隔
使用條件：啟用TDP協(xié)議=0
本選項設置DTU在無TE數(shù)據(jù)時的下線時間。
當DTU長時間沒有收到TE的數(shù)據(jù)，已超過了本設置，就會關閉通道，以及撥號，重新等待下次上線。如果在本時間間隔內(nèi)收到了來自DSC的數(shù)據(jù)(須***是用戶數(shù)據(jù)),則會將下線時間后延。
單位秒，取值范圍0、10～65535，0表示本設置不啟用，不下線，默認0
5. 空閑下線模式
使用條件：啟用TDP協(xié)議=0，空閑下線時間間隔>0
當空閑下線時間到達后，根據(jù)本設置來決定是否下線。
0 定時下線，如果是主備通道，主通道則不會下線。
3 空閑下線，如果是主備通道，主通道則不會下線。
4 定時下線，如果是主備通道，主通道也要下線。
7 空閑下線，如果是主備通道，主通道也要下線。
定時下線：指的是到達了空閑下線時間間隔，不管當前的通道是否有數(shù)據(jù)通訊，都要下線。
空閑下線：指的是只要有數(shù)據(jù)通訊，下線時間就會被推延，下線時間被重置，直到?jīng)]有數(shù)據(jù)通訊時，才會下線。
單位秒，取值范圍0、3、4、7，默認7
1 DTU通道工作模式說明
1.1 單通道
1.1.1 單通道使用環(huán)境
單通道主要使用在一個DTU對應一個DSC的環(huán)境下。
單通道一定是通道1。
1.1.2 單通道主要的參數(shù)配置
a. 通道工作模式設置為”單通道”
b. 配置通道1的相關參數(shù)。
1.2 主備通道
1.2.1 主備通道使用環(huán)境
主備通道主要使用在一個DTU對應兩個DSC的環(huán)境。
比如，使用一個UDP或TCP的通道作為主要的通訊通道，再配置一個短信通道作為備用通道，當主通道無法連接時，DTU可以轉(zhuǎn)向備用的短信通道，通過短信來傳送數(shù)據(jù)，在DTU檢測到主通道可以連接時，關閉短信通道，而重新回到主通道上。
主通道可以是短信通道，備通道也可以是UDP或TCP通道，也可以兩者都是同一類型的通道。
主通道一定是通道1，備通道一定是通道2。
1.2.2 主備通道主要的參數(shù)配置
a. 通道工作模式設置為”主備模式”
b. 配置主通道，即通道1的相關參數(shù)
c. 配置備通道，即通道2的相關參數(shù)
d. 配置空閑下線時間。DTU使用本參數(shù)來進行通道轉(zhuǎn)換，當運行在備通道時，DTU會在空閑下線時間到達后重新轉(zhuǎn)向主通道，嘗試連接，如果嘗試成功，則運行在主通道，不成功則再回到備通道。
e. 配置空閑下線模式。DTU根據(jù)本參數(shù)具定是否要轉(zhuǎn)換通道。
下面是，本參數(shù)的值在主備模式中的意義：
0: 表示定時下線，主通道不下線。
當DTU運行在主通道時，DTU會保持一直在線；
當DTU運行在備通道時，到達了空閑下線時間，不管備通道是否有數(shù)據(jù)通訊，都關閉備通道，并返回嘗試連接主通道。
3: 表示空閑下線，主通道不下線。
當DTU運行在主通道時，DTU會保持一直在線；
當DTU運行在備通道時，到達了空閑下線時間，并且備通道沒有數(shù)據(jù)通訊，才關閉備通道，并返回嘗試連接主通道。
4: 表示定時下線，主通道下線。
當DTU運行在主通道時，到達了空閑下線時間，不管主通道是否有數(shù)據(jù)通訊，都要關閉通道，并且斷開PPP連接，然后等待”重撥號時間間隔”后才重新建立主通道的連接。
當DTU運行在備通道時，到達了空閑下線時間，不管備通道是否有數(shù)據(jù)通訊，都關閉備通道，并返回嘗試連接主通道。
7: 表示空閑下線，主通道下線。
當DTU運行在主通道時，到達了空閑下線時間，并且主通道沒有數(shù)據(jù)通訊，才關閉通道，并且斷開PPP連接，然后等待”重撥號時間間隔”后才重新建立主通道的連接。
當DTU運行在備通道時，到達了空閑下線時間，并且備通道沒有數(shù)據(jù)通訊，才關閉備通道，并返回嘗試連接主通道。
1.3 多通道
1.3.1 多通道使用環(huán)境
多通道主要使用在一個DTU對應多個DSC的環(huán)境。
比如DTU需要將采集的數(shù)據(jù)同時發(fā)向3個DSC的情況。
1.3.2 多通道主要的參數(shù)配置
a. 通道工作模式設置為”多通道模式”
b. 配置需要的通道，***多支持4通道，通道類型須***通為UDP/TCP客戶端(不能是TCP服務通道，這種類型只用于單通道)，或同為短信。
c. 配置各個通道的控制類型
將DTU按照以上說明設置好后
短信通道說明
1.4 DTU短信通道運行說明
首先要配置一個短信通道，配置的方法下面描述。
當TE發(fā)送數(shù)據(jù)到DTU時，DTU將該數(shù)據(jù)(不超過140字節(jié)，超過的將進行分段)打包成短信，發(fā)送給指定的號碼(DSC身份識別碼)，如果打開了調(diào)試信息或者設置了TDP協(xié)議，發(fā)送成功或失敗都會向TE發(fā)出報告。
當DTU收到短信時，首先比較短信的來源號碼是否能夠匹配“DSC身份識別碼”，不能匹配的將丟棄，匹配的將內(nèi)容發(fā)送給TE。
號碼匹配可以只是某幾位，比如“DSC身份識別碼”為136,則所有包含136的短信都可以接收，但是此時這個通道就不應該設置為可以發(fā)送，因為目標號碼不完全。
結合通道中的控制級別參數(shù)，可以較好的做到短信的單發(fā)和群發(fā)。
1.5 短信通道配置
a. 配置通道類型為”短信”
b. 配置” DSC身份識別碼”為需要發(fā)送的手機或modem號碼，該識別碼也可以只是某幾位，比如138/136
1.6 短信數(shù)據(jù)格式
DTU支持兩種格式的短信發(fā)送，一種是英文(7BIT編碼)，一種是自定義格式數(shù)據(jù)(UCS2編碼)，長度為140字節(jié)。
英文一般用于發(fā)送給手機，手機可以識別這種格式的短信。
自定義格式用于透明傳輸，接收端要對這些短信進行識別。
目前DTU默認的是自定義格式的短信，如果要英文的短信，須***要求定制DTU。
2 TCP服務通道說明
2.1 TCP服務通道運行說明
TCP服務是作為TCP服務端的應用，他可以接受遠程TCP客戶端的連接請求。為了客戶端能找到服務端，要求DTU使用的SIM卡須***是支持固定IP的。
DTU的TCP服務通道只能應用于單通道模式，并且目前TCP服務只支持1個客戶端的連接。TCP服務應該用于透明的傳輸方式(不使用DDP協(xié)議)。
TCP服務通道的使用情形可能是下面的：
a. 點對點通訊，兩臺DTU之間的互傳，一臺作為服務端，另外一臺作為客戶端來主動連接。
b. 被動式數(shù)據(jù)上傳，DTU作為服務端，PC或其它的終端作為客戶端，主動連接DTU，然后DTU才可以進行數(shù)據(jù)通訊。這種對于中心詢問終端的方式很有用，可以比較省錢。
當TCP通道在監(jiān)聽時，可以使用”空閑下線時間”這個參數(shù)來控制重撥號，因為有時撥號可能會無效。
2.2 TCP服務通道配置
a. 配置通道工作模式為”單通道”
b. 配置通道1的連網(wǎng)方式為”TCP服務”
c. 配置通道1的DSC IP為可以接受連接的TCP客戶端IP
d. 配置通道1的高級中的DDP協(xié)議為關閉
e. 配置空閑下線時間間隔>0，空閑下線模式為7
(二) DTU設置完成后，對DTU重新上電，并和RS－485總線相連；東輝智能儀表的數(shù)據(jù)通過GPRS無線網(wǎng)絡進入Internet互聯(lián)網(wǎng)，傳送到已申請域名的數(shù)據(jù)處理中心服務器，數(shù)據(jù)處理中心服務器如果運行WWW服務，則可供用戶通過互聯(lián)網(wǎng)查詢訪問，如果運行專用服務器軟件，就可將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后在服務器端以圖標顯示，如果想采用原有服務器端處理程序，并且原有服務器端處理程序是通過RS232串口接受數(shù)據(jù)，則可通過在服務器上運行一個虛擬串口軟件，比如VSMP虛擬串口軟件，運行后在Windows屏幕右下角會有一個小圖標，通過VSMP的管理工具可以增加一個虛擬串口，例如COM3，將原有服務器端處理程序員的接受串口設置成COM3就可以了。
(三) 如果需要將報警信息通過短信發(fā)出去，需要在數(shù)據(jù)處理中心服務器電腦上再增加一個深圳宏電的USB接口的GPRS無線MODEM，通過在服務器上應用軟件編程，就可將需要的報警信息通過短信發(fā)出去。
